DE4244444A1

DE4244444A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE4244444A1
Application number: DE19924244444
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Goettling; Rudolf Dipl Ing Mueller; Gerhard Dipl Ing Scharnowski
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1994-07-07

Description

Es ist bekannt ein Elektromagnetventil mit einer Stromzuführung für eine Elektromagnetspule, die in einem Magnetjoch angeordnet ist, auszurüsten und mit einem zentrischen, von der Elektromagnetspule umgebenen, in Mittellängsrichtung festen und einem beweglichen Magnetankerabschnitt zu versehen, wobei die sich gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden Magnetankerabschnitte stumpf, d. h. parallelverlaufend und zur Mittellängsachsrichtung senkrecht verlaufend ausgebildet sind, wobei ferner über die Stromstärke in der Elektromagnetspule zumindest ein Arbeitspunkt der Hubkraftkennlinie des beweglichen Magnetankerabschnitts festlegbar ist und der bewegliche Magnetankerabschnitt mit dem der stumpfen Stirnfläche abgewandten Magnetankerabschnitt-Ende, das ein Dichtungselement trägt mit einem Dichtungssitz eines Druckanschlusses zusammenwirkend zu gestalten (DE-23 26 716).

Ein solches Elektromagnetventil bildet jedoch lediglich ein sog. Schaltventil, das in zwei Endstellungen schaltbar ist, nämlich entweder in die Schließstellung oder in die Offenstellung.

Die Abänderung eines Elektromagnetventils von einem Schaltventil zu einem Stetigventil setzt eine vollkommene Neukonstruktion voraus, wobei solche Stetigventile mit Proportionalmagneten, die in Teilbereichen eine waagerechte Kraft-Hub-Kennlinie durchlaufen und gegen eine Feder mit geradliniger Kennlinie arbeiten, aufwendig und teuer sind. Nachteilig sind insbesondere die relativ hohen Kosten, die sich aus besonders geformten Ankern und Ankergegenstücken sowie elektronischen Schaltkreisen ergeben.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Elektromagnetventil zu schaffen, das konstruktiv ein Schaltmagnetventil darstellt, das jedoch als stetigwirkendes Elektromagnetventil arbeiten kann und das besonders kostengünstig herstellbar ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ohne großen konstruktiven Aufwand, d. h. ohne Abänderung des Magnetankers, die kostenintensiv wäre, ein Stetigventil mit einfachsten Mitteln geschaffen wird, bei dem die Federkennlinie an die Hubkraftkennlinie des Magnetsystems angepaßt werden kann. Ein solches Elektromagnetventil kann kostengünstig hergestellt werden, ist unaufwendig und bedarf räumlich keiner vergrößerter Abmessungen. Vorteilhaft ist weiterhin, daß ein solches ursprüngliches Schaltventil spannungslos geöffnet werden kann und dementsprechend in hydraulische bzw. pneumatische Schaltungen leicht eingefügt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung des Anspruches 2 sieht vor, daß der Druckleitungsanschluß und ein Arbeitsleitungsanschluß in Querrichtung zur Mittellängsachsrichtung seitlich an einem unter dem beweglichen Magnetankerabschnitt angeordneten Gehäuseteil vorgesehen sind. Hierdurch kann die an und für sich gegebene Bauhöhe eines Schaltmagnetventils eingehalten werden, ohne einen entsprechenden Raumverlust hinnehmen zu müssen.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß in dem zwischen dem festen und dem beweglichen Magnetankerabschnitt gebildeten Luftspalt ein gebogener und/oder mit bogenförmigen Biegeabschnitten versehener Federkörper eingelegt ist, der in seiner Federkennlinie an die Hubkraftkennlinie des Magnetsystems anpaßbar ist. Dieser Luftspalt kann durch Zusammendrücken des Federkörpers entsprechend einer minimalen Dicke des Federkörpers verändert werden.

Hierbei ist ferner vorteilhaft, daß der Federkörper als Scheibe ausgebildet ist.

Eine solche Scheibe kann entweder gewölbt oder gewellt geformt sein, wobei je nach dem entsprechend unterschiedliche Federkennlinien erzeugt werden können.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht außerdem darin, daß die Scheibe sternförmig mit mehreren Sternzacken geformt ist, wobei jeder Sternzacken im radialen Verlauf bogenförmig geformt ist. Bei dieser Gestaltungsweise lassen sich die erzeugten Biegekräfte in den einzelnen Sternzacken sehr genau berechnen, so daß die Federkennlinie entsprechend festgelegt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch das Elektromagnetventil,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit X gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Federkörper in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3a einen Schnitt A-B gemäß Fig. 3,

Fig. 4 einen Federkörper in alternativer Ausführungsform und

Fig. 4a einen Teilschnitt C-D gemäß Fig. 4.

Das Elektromagnetventil ist mit einer Stromzuführung 1 für eine Elektromagnetspule 2 ausgestattet. Die Elektromagnetspule 2 ist in einem Magnetjoch 3 angeordnet und mit einem zentrischen, von der Elektromagnetspule 2 umgebenen, in einer Mittellängsachsrichtung 4 festen Magnetankerabschnitt 5 und einen beweglichen Magnetankerabschnitt 6 versehen. Die sich gegenüberliegenden Stirnflächen 5a des festen Magnetankerabschnitts 5 und 6a des beweglichen Magnetankerabschnitts 6 liegen sich stumpf, d. h. parallelverlaufend und zur Mittellängsachsrichtung 4 senkrecht verlaufend gegenüber. Ein zur stumpfen Stirnfläche 6a des beweglichen Magnetankerabschnittes 6 abgewandtes Magnetankerabschnitt-Ende 7 trägt ein Dichtungselement 8, das mit einem Dichtungssitz S eines Druckleitungsanschlusses 10 zusammenwirkt.

In der Elektromagnetspule 2 kann über die Stromstärke ein Arbeitspunkt einer Hubkraftkennlinie 14 des beweglichen Magnetankerabschnittes 6 eingestellt werden, wobei im allgemeinen bei dem bis jetzt beschriebenen Elektromagnetventil ein einziger Arbeitspunkt 15 vorhanden ist.

Um nunmehr das beschriebene Elektromagnetschaltventil in ein Stetigventil abzuändern, ist vorgesehen, daß in dem zwischen dem festen Magnetankerabschnitt 5 und dem beweglichen Magnetankerabschnitt 6 gebildeten Luftspalt 11 ein gebogener oder mit bogenförmigen Biegeabschnitten versehener Federkörper 12 eingelegt und entsprechend vorgespannt ist, der in seiner Federkennlinie 13 an die Hubkraftkennlinie 14 des Magnetsystems angepaßt werden kann. Dadurch sind mehrere Arbeitspunkte 15 (vgl. Fig. 5) über die Stromstärke einstellbar.

Ein Druckleitungsanschluß 10 (P1) und ein Arbeitsleitungsanschluß 16 (A) ist ferner in Querrichtung 17 zur Mittellängsachsrichtung 4 seitlich an einem unter dem beweglichen Magnetankerabschnitt 6 angeordneten Gehäuseteil 18 vorgesehen.

Gemäß den Fig. 3, 3a, 4 und 4a sind Ausführungsformen des Federkörpers 12 dargestellt. So ist gemäß Fig. 3 der Federkörper 12 als (Teil-)Scheibe 12a ausgebildet und sternförmig mit mehreren Sternzacken 19 versehen, die (Fig. 3a) von einem Zentrum 20 ausgehend jeweils bei einer Dicke 21 durch einen Radius R10 im radialen Verlauf 19a gebogen sind bis auf eine Höhe 22, nach der sich die in Fig. 5 gezeichnete Federkennlinie 13 ergibt.

Eine alternative Ausführungsform besitzt eine (außen volle) Scheibe 12a, aus der dreiseitig ausgestanzte Lappen 23 (Fig. 4) mit um 90 Grad jeweils versetzter Stanzlage gebildet sind. Jeder der Lappen 23 ist von seiner Grundlinie 24 aus wiederum bei einer Dicke 21 auf die Höhe 22 gebogen, wobei im Ausführungsbeispiel ein Radius R4 angesetzt ist, um eine bestimmte Federkennlinie 13 zu erzeugen.

Es kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Sternzacken 19 oder Lappen 23 gebildet werden, die aus einem federnden Werkstoff gefertigt sind und somit jeweils spezifische Federkennlinien 13 erzeugen.

In Fig. 5 ist außerdem gezeigt, daß die Federkennlinie 13 des Federkörpers 12 ähnlich progressiv eingestellt ist wie die Hubkraftkennlinie 14, insgesamt jedoch steiler, wobei beide Kennlinien 13 und 14 bei einem kleinsten Luftspalt 11 ihren Höchstwert annehmen. Mit dem beschriebenen Elektromagnetantrieb können beliebige Arbeitspunkte 15 als Schnittpunkte zwischen der Federkennlinie 13 und der Hubkraftkennlinie 14 je nach der gewählten Stromstärke eingestellt werden, wobei in Wirklichkeit ein Schaltventil für zwei Schaltstellungen in ein stetigwirkendes Elektromagnetventil durch Hinzufügen des Federkörpers 12 umgerüstet worden ist.

Bezugszeichenliste

1 Stromzuführung
2 Elektromagnetspule
3 Magnetjoch
4 Mittellängsachsrichtung
5 fester Magnetankerabschnitt
5a Stirnfläche
6 beweglicher Magnetankerabschnitt
6a Stirnfläche
7 Magnetankerabschnitt-Ende
8 Dichtungselement
9 Dichtungssitz
10 Druckleitungsanschluß (P1)
11 Luftspalt
12 Federkörper
12a (Teil-)Scheibe
13 Federkennlinie
14 Hubkraftkennlinie
15 Arbeitspunkt
16 Arbeitsleitungsanschluß
17 Querrichtung
18 Gehäuseteil
19 Sternzacken
13a radialer Verlauf
20 Zentrum
21 Dicke
22 Höhe
23 Lappen
24 Grundlinie

Claims

1. Elektromagnetventil mit einer Stromzuführung für eine Elektromagnetspule, die in einem Magnetjoch angeordnet ist und mit einem zentrischen, von der Elektromagnetspule umgebenen, in Mittellängsachsrichtung festen und einen beweglichen Magnetankerabschnitt versehen ist, wobei die sich gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden Magnetankerabschnitte stumpf, d. h. parallelverlaufend und zur Mittellängsachsrichtung senkrecht verlaufend ausgebildet sind, wobei ferner über die Stromstärke in der Elektromagnetspule zumindest ein Arbeitspunkt der Hubkraftkennlinie des beweglichen Magnetankerabschnitts festlegbar ist und der bewegliche Magnetankerabschnitt mit dem der stumpfen Stirnfläche abgewandten Magnetankerabschnitt-Ende, das ein Dichtungselement trägt, mit einem Dichtungssitz eines Druckleitungsanschlusses zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkennlinie (13) des Federkörpers (12) ähnlich progressiv eingestellt ist wie die Hubkraftkennlinie (14), insgesamt jedoch steiler, wobei beide Kennlinien (13, 14) bei einem kleinsten Luftspalt (11) ihren Höchstwert annehmen.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckleitungsanschluß (P1) und ein Arbeitsleitungsanschluß (A) in Querrichtung (17) zur Mittellängsachsrichtung (4) seitlich an einem unter dem beweglichen Magnetankerabschnitt (6) angeordneten Gehäuseteil (18) vorgesehen sind.

3. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zwischen dem festen (5) und dem beweglichen Magnetankerabschnitt (6) gebildeten Luftspalt (11) ein gebogener und/oder mit bogenförmigen Biegeabschnitten versehener Federkörper (12) eingelegt ist, der in seiner Federkennlinie (13) an die Hubkraftkennlinie (14) des Magnetsystems anpaßbar ist.

4. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (12) als Scheibe (12a) ausgebildet ist.

5. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (12a) gewölbt geformt ist.

6. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (12a) gewellt geformt ist.

7. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (12a) sternförmig mit mehreren Sternzacken (19) geformt ist, wobei jeder Sternzacken (19) im radialen Verlauf (19a) bogenförmig geformt ist.