EP0986820B1

EP0986820B1 - Elektromagnet, insbesondere zum betätigen von ventilen

Info

Publication number: EP0986820B1
Application number: EP98910690A
Authority: EP
Inventors: Rolf J. Neuhaus; Kurt R. Stratil; Andreas Ehrenfels; Frank Kattler; Hans-Jürgen PAULY
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH; Hydac Electronic GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH; Hydac Electronic GmbH
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: DE59812542D1; US6344783B1; EP0986820A1; DE19717445A1; ES2236892T3; JP2002510433A; DE19717445C2; WO1998049696A1

Abstract

Bei einem insbesondere zum Betätigen von Ventilen vorgesehenen Elektromagneten (1) mit einem hülsenförmigen Magnetgehäuse (3), das einen Polkern (31) umschließt, der einen einseitigen Abschluß des Magnetgehäuses (3) bildet, ist dieses mit dem Polkern (31) über eine in dessen Umfang eingearbeitete Ringnut (35), einen als Abdichtelement darin aufnehmbaren O-Ring (37) sowie eine im Magnetgehäuse (3) ausgebildete ringförmige Einsickung (39) verbunden, die formschlüssig an den Innenwänden der Ringnut (35) angreifende Anlageflächen sowie eine am O-Ring (37) anliegende Abdichtfläche bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, insbesondere zum Betätigen von Ventilen, mit einem hülsenförmigen Magnetgehäuse, das einen Polkern umschließt, der auf der Betätigungsseite des Elektromagneten, an der ein vom Magnetanker bewegbares Betätigungsglied zugänglich ist, einen Abschluß des Magnetgehäuses bildet, das in einem der Betätigungsseite benachbarten Bereich mit dem Polkern über eine zumindest bereichsweise formschlüssig wirkende Verbindung verbunden ist.

Ein Elektromagnet dieser Art ist bereits bekannt, siehe DE 195 04 185 A1. Die an derartige Elektromagnete zu stellenden Anforderungen bezüglich hoher Strukturfestigkeit und einwandfreier Abdichtung des Magnetgehäuses nach außen, was für die Anwendung zur Betätigung von Hydraulikventilen besonders wichtig ist, führen bei den bekannten Ventilen zu einer aufwendigen Bauweise mit hohen Herstellungskosten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten der betrachteten Art zu schaffen, der sich trotz vereinfachter und kostengünstiger Bauweise durch besonders gute Abdichtungs- und Festigkeitseigenschaften auszeichnet.

Bei einem Elektromagneten der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen Magnetgehäuse und Polkern eine in den Umfang des Polkernes eingearbeitete Ringnut, ein darin aufnehmbares Abdichtelement sowie im Magnetgehäuse eine ringförmige Einsickung zur Bildung formschlüssig an den Innenwänden der Ringnut angreifender Anlageflächen sowie einer umlaufenden, am Abdichtelement anliegenden Abdichtfläche aufweist.

Dank dieser Ausbildung ergibt sich bei formschlüssiger Übertragung des Kraftschlusses zwischen Magnethäuse und Polkern gleichzeitig eine einwandfreie Abdichtung durch Anlage der ringförmigen Einsickung des Magnetgehäuses am in der Ringnut befindlichen Abdichtelement. Im Gegensatz zu dem erwähnten, bekannten Elektromagneten, bei dem über den Umfang des Magnetgehäuses gleichmäßig verteilte, nach innen gerichtete, Durchbrüche bildende Sicken die Verbindung bilden, ergibt sich bei der erfindungsgemäß ohne Durchsickung gestalteten Verbindung ein druckdichter Abschluß des Gehäuses.

Das Abdichtelement kann ein O-Ring, eine Spaltdichtung oder eine geeignete Beschichtung der Innenseite der Ringnut und/oder des Polgehäuses im Bereich der Einsickung sein.

Die Fertigung gestaltet sich besonders einfach und kostengünstig, wenn das Magnetgehäuse ein einteiliges Fließpreßteil ist, das an seinem der Betätigungsseite entgegengesetzten Bodenteil ein nach einwärts verlaufendes, zur Außenseite des Magnetgehäuses offenes Polrohr als hinteren Polkörper aufweist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert, das in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellt ist, die einen Axialschnitt durch das mit einem Wegeventil verbundene Ausführungsbeispiel zeigt.

In der Figur sind ein Elektromagnet mit 1 und ein durch diesen zu betätigendes Wegeventil mit 2 bezeichnet. Der Elektromagnet 1 weist ein als einteiliges Fließpreßteil ausgebildetes Magnetgehäuse 3 auf, das die Form eines kreiszylindrischen Bechers besitzt, von dessen Bodenteil 5 sich ein zentraler, beim Fließpreßvorgang ausgebildeter Rohrstutzen nach einwärts erstreckt, der innerhalb des Magnetgehäuses 3 ein mit diesem einstückiges hinteres Polrohr 7 bildet.

Innerhalb des Magnetgehäuses 3 befindet sich ein das Polrohr 7 umgebender Spulenkörper 9 mit einer Magnetwicklung 11, deren elektrische Anschlußfahnen 13 über Bodenöffnungen 15, die im Bodenteil 5 des Magnetgehäuses 3 ausgestanzt sind, nach außen geführt sind. An der Innenseite des Polrohres 7 und an der Innenseite des Spulenkörpers 9 liegt ein dünnes Röhrchen 17 aus nichtmagnetischem Metall an, das in seinem hinteren Teil eine Führung für den Ankerkolben 19 bildet. In seinem vorderen, erweiterten Teil erstreckt sich das Röhrchen 17 längs der Innenseite des Spulenkörpers 9 bis zu dessen den Anschlußfahnen 13 entgegengesetztem vorderen Ende.

Der in das Magnetgehäuse 3 eingesetzte Spulenkörper 9 mit Magnetwicklung 11 und Anschlußfahnen 13 ist bei eingebautem Röhrchen 17 mit isolierendem Kunststoff derart umspritzt, daß Kunststoffmaterial die Außenseite der Magnetwicklung 11 umgibt und dem Raum zwischen dieser und der Innenseite des Magnetgehäuses 3 ausfüllt und daß am Bodenteil 5 ein angespritzter, sich durch die Bodenöffnungen 15 erstreckender Anschlußteil als integraler Spritzteil gebildet ist, der die Bodenöffnungen 15 sowie die äußere Öffnung des Röhrchens 17 verschließt. Dieser Anschlußteil 21 bildet zudem einen integralen Steckerteil 23, an dem die Anschlußfahnen 13 der Magnetwicklung 11 kontaktierbar sind. Außerdem ist der Anschlußteil 21 so geformt, daß eine umlaufende Ringnut 25 zur Aufnahme eines O-Rings 27 gebildet wird.

An der Betätigungsseite, an der ein mit dem Ankerkolben 19 verbundener Betätigungsstift 29 von außen her zugänglich ist, bildet ein Polkern 31 den betätigungsseitigen Abschluß des Elektromagneten 1. Der Polkern 31 weist einen erweiterten Flanschteil 33 auf, an dessen innerer Schulter der Spulenkörper 9 abgestützt ist. In die äußere Umfangsfläche des Flanschteiles 33 ist eine umlaufende Ringnut 35 eingearbeitet, in der ein Abdichtelement in Form eines O-Ringes 37 aufgenommen ist. Eine auf die Ringnut 35 ausgerichtete ringförmige Einsickung 39 im Magnetgehäuse 3 bildet durch Anlage an den Innenwänden der Ringnut 35 eine formschlüssige Verbindung zwischen Magnetgehäuse 3 und Polkern 31. Da die Einsickung 39 keinen Durchbruch durch die Wand des Magnetgehäuses 3 bildet, ergibt sich durch die Anlage am in der Ringnut 35 befindlichen O-Ring auch eine umlaufende Abdichtfläche, so daß die Verbindung einen druckdichten Abschluß des Magnetgehäuses 3 bildet.

Anstelle der bevorzugten Verwendung des O-Ringes 37 könnte als Abdichtelement auch eine Dichtungsanordnung anderer Art, beispielsweise eine Spaltdichtung oder eine Beschichtung mit einer Dichtmasse, vorgesehen sein.

Ein sich längs der Innenseite des Spulenkörpers 9 in Richtung auf das Polrohr 7 erstreckender Teil des Polkernes 31 weist eine weitere Ringnut mit einem O-Ring 41 zur Abdichtung gegen das am Spulenkörper 9 anliegende Röhrchen 17 auf. Dieser gegen das Polrohr 7 vorspringende Teil des Polkörpers 31 endigt in einer Konusfläche 43, die über einen Luftspalt 45 vom zugekehrten Ende des Polrohres 7 getrennt ist.

Der Magnetkolben 19 ist zum Druckausgleich durch eine innere Axialbohrung 47 durchzogen. Zwischen Ankerkolben 19 und dem zugekehrten Ende des Polkernes 31 befindet sich eine Antiklebscheibe 49 üblicher Art. Der Betätigungsstift 29 liegt mit seiner Stirnfläche am Ventilkolben 51 des zu betätigenden Wegeventils 2 an. Der Ventilkolben 51 ist durch eine Druckfeder 53 zur Anlage am Betätigungsstift 29 vorgespannt.

Das Wegeventil 2 weist an der zur Anbringung des Elektromagneten 1 bestimmten Seite seines Ventilgehäuses 54 einen erweiterten Kragen 55 auf. Das Magnetgehäuse 3, das zur Bildung eines freien Endbereiches 57 über die Einsickung 39 hinaus verlängert ist, ist zur Befestigung des Ventilgehäuses 54 an der äußeren Endfläche 59 des Polkernes 31 mit dem Kragen 55 des Ventilgehäuses 54 verbördelt.

Durch die Umspritzung des Spulenkörpers 9 mit dem eingebauten Röhrchen 17 ergibt sich für die Einheit aus Magnetgehäuse 3, Spulenkörper 9 und Röhrchen 17 eine hohe Gesamtfestigkeit. Gleichzeitig bekommt das dünne Röhrchen 17 dadurch seine Führung. Das Röhrchen 17 dichtet den Magneten ölseitig nach außen ab, gibt seinerseits gleichzeitig dem Ankerkolben 19 seine Führung und bewirkt die magnetische Trennung.

Durch die abgedichtete Einbaumöglichkeit des Elektromagneten 1 über die am Anschlußteil 21 befindliche Ringnut 25 mit eingesetztem O-Ring 27 ergibt sich die Möglichkeit des öldichten Einbaus des Elektromagneten 1 in einen Ölraum innerhalb einer Schottwand oder Abdeckung 61. Da der aus der Abdeckung 61 vorstehende Anschlußteil 21 ein Kunststoffteil ist und der übrige Teil des Elektromagneten 1 innerhalb der Abdeckung 61 im Ölraum vor äußeren korrodierenden Einflüssen geschützt ist, kann auf einen äußeren Korrosionsschutz des Elektromagenten 1 verzichtet werden. Dadurch, daß das Röhrchen 17 nach außen über das Kunststoffmaterial der Umspritzung und über den umspritzten Spulenkörper 9 an der Innenseite des Magnetgehäuses 3 abgestützt ist, kann der Elektromagnet 1 erhöhten inneren Druckbelastungen genügen.

Claims

Elektromagnet, insbesondere zum Betätigen von Ventilen, mit einem hülsenförmigen Magnetgehäuse, das einen Polkern umschließt, der auf der Betätigungsseite des Elektromagneten, an der ein vom Magnetanker bewegbares Betätigungsglied zugänglich ist, einen Abschluß des Magnetgehäuses bildet, das in einem der Betätigungsseite benachbarten Bereich mit dem Polkern über eine zumindest bereichsweise formschlüssig wirkende Verbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung eine in den Umfang des Polkernes (31) eingearbeitete Ringnut (35), ein darin aufnehmbares Abdichtelement (37) sowie im Magnetgehäuse (3) eine ringförmige Einsickung (39) zur Bildung formschlüssig an den Innenwänden der Ringnut (35) angreifender Anlageflächen sowie einer umlaufenden, am Abdichtelement (37) anliegenden Abdichtfläche aufweist.
Elektromagnet nach Anspruch 1, daß als Abdichtelement ein O-Ring (37) vorgesehen ist.
Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgehäuse (3) ein einteiliges Fließpreßteil ist, das an seinem der Betätigungsseite entgegengesetzten Bodenteil (5) ein nach einwärts verlaufendes Polrohr (7) als hinteren Polkörper aufweist.
Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgehäuse (3) auf der Betätigungsseite des Elektromagneten (1) zur Bildung eines über die äußere Endfläche (59) des Polkernes (31) vorstehenden Endbereiches (57) verlängert und an diesem Endbereich (57) mit einem durch den Elektromagneten (1) zu betätigenden Bauteil verbunden ist.
Elektromagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mit dem Magnetgehäuse (3) verbundenes Bauteil ein Ventilgehäuse (54) vorgesehen ist, das einen an der zugewandten Endfläche (59) des Polkernes (31) anliegenden Kragen (55) aufweist, mit dem der Endbereich (57) des Magnetgehäuses (3) durch Verbördelung verbunden ist.
Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgehäuse (3) in seinem die Anschlußseite des Elektromagneten bildenden Bodenteil (5) zusätzlich zu einer durch das Polrohr (7) gebildeten Öffnung mehrere Bodenöffnungen (15) aufweist und daß ein die Magnetwicklung (11) aufnehmender Spulenkörper (9) im Inneren des Magnetgehäuses (3) mit Kunststoff derart umspritzt ist, daß ein daran einteilig angespritzter Anschlußteil (21) für die Durchführung einer elektrischen Verbindung zur Magnetwicklung (11) sich durch die Bodenöffnungen (15) des Magnetgehäuses (3) nach außen erstreckt und diese sowie die Öffnung des Poirohres (7) verschließt.
Elektromagnet nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem sich aus den Bodenöffnungen (15) des Magnetgehäuses (3) erstreckenden. Teil des Anschlußteiles (21) eine umfängliche Ringnut (25) für die Aufnahme eines O-Ringes (27) ausgebildet ist.
Elektromagnet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (21) einen einstückig angespritzten Steckerteil (23) für die Kontaktierung der elektrischen Anschlüsse (13) der Magnetwicklung (11) bildet.
Elektromagnet nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Führung für den Magnetanker (19) und als magnetisches Trennelenient dienendes, dünnwandiges Röhrchen (17) aus nichtmagnetischem Werkstoff zusammen mit dem Spulenkörper (9) und dem Anschlußteil (21) umspritzt ist.
Elektromagnet nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polkern (31) sich von einem Endflansch (33), der die umfängliche Ringnut (35) für die Verbindung mit dem Magnetgehäuse (3) aufweist, längs des an der Innenseite des Spulenkörpers (9) anliegenden, nichtmagnetischen Röhrchens (17) erstreckt und in diesem Teil eine zum Röhrchen (17) hin offene Ringnut für die Aufnahme eines O-Rings (41) zur Abdichtung gegenüber dem Röhrchen (17) aufweist.
Elektromagnet nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der sich längs des Röhrchens (17) erstreckende Teil des Polkerns (31) für die Linearisierung des Magnetfeldes in einer Konusfläche (43) endigt, die über einen Luftspalt (45) dem zugekehrten Ende des Polrohres (7) gegenüberliegt.