EP2274752A1 - Elektromagnetventil - Google Patents

Elektromagnetventil

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Publication number
EP2274752A1
EP2274752A1 EP09741919A EP09741919A EP2274752A1 EP 2274752 A1 EP2274752 A1 EP 2274752A1 EP 09741919 A EP09741919 A EP 09741919A EP 09741919 A EP09741919 A EP 09741919A EP 2274752 A1 EP2274752 A1 EP 2274752A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
electromagnetic valve
valve according
flux guide
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09741919A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Janusz Zurke
Rolf Dohrmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP2274752A1 publication Critical patent/EP2274752A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607Armatures entering the winding
    • H01F2007/163Armatures entering the winding with axial bearing

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve with an electromagnetic circuit, which consists of a wound on a coil carrier coil, an armature, an adjustable core and a flux guide, wherein the movable armature is mounted via means and acts at least indirectly on a valve closure member.
  • solenoid valves are used in both pneumatic and hydraulic circuits in vehicles, such as e.g. in brake systems, operating systems or injection systems. Furthermore, they can be used to control the pressure in pneumatic actuators or, for example, as recirculation valves of turbochargers. Depending on the application, these solenoid valves are designed either as on / off valves or as control valves. In particular, when used as a control or control valve, it is important to prevent a coaxial displacement of the armature in the magnetic circuit, as this radial forces are generated, which adversely affect the desired axial forces.
  • Such a solenoid valve is disclosed, for example, in DE 41 10 003 C1 and in DE 42 05 565 C2.
  • the electropneumatic pressure transducer described has a screwed into a threaded bushing core, in which case the threaded bushing can also be made in one piece with the flux guide.
  • the threaded bushing can also be made in one piece with the flux guide.
  • additional fine tuning can take place in that a further core is provided in the core, which can extend into a recess of the anchor.
  • the anchor is stored in one or more bearings, which in turn in one Steel bush are arranged, wherein the steel bushing is provided in the bobbin.
  • the attachment of the steel bushing leads to technical assembly problems.
  • a hollow cylindrical armature is mounted directly in a correspondingly designed coil carrier, which thus serves as a sliding bearing for the anchor and consists of an injection-molded plastic.
  • the core is fastened by means of a connection nipple in the housing and extends into the region of the bobbin, in order to simultaneously serve as another valve seat for a valve closure member connected to the armature. Even with such an arrangement, the assembly-technical effort is very high.
  • a solenoid valve wherein the means consist in that a running in the axial direction of the solenoid valve bearing portion of the Flußleit boots is provided, which cooperates via a sliding layer with the armature.
  • the solenoid valve is particularly favorable to produce by the saving of components for the storage of the armature.
  • an optimal magnetic transition between the flux guide and the armature is created, whereby an increase in the magnetic force can be achieved without changing the coil data.
  • the anchor may have a sliding layer, preferably a sliding film or a bonded coating.
  • the flux-conducting device consists of deep-drawn parts, for example a return plate and a yoke. It is also possible for the flux-conducting device to be cast as a magnetically conductive material is executed. In order to avoid coaxial errors, it is advantageous if the flux-guiding device has a lower threaded section in addition to the bearing section (13). However, it is also possible that a thread is provided in the core part of the bobbin, wherein the core is merely guided in the lower portion of the flux guide. It is also conceivable that the armature-facing surface of the bearing portion partially has a plastic coating.
  • the electromagnetic circuit 2 is closed by a flux guide 7.
  • the flux guide 7 is designed in the present case as a casting that surrounds the bobbin 3 with the coil 4 wound thereon at least partially.
  • a magnetically conductive metal or even a magnetically conductive plastic is conceivable as a material.
  • the armature 6 has a sliding layer 8, so that it is displaceably mounted in the flux guiding device 7.
  • the core 5 is made in two parts and consists of an inner core piece 9 and a radially surrounding the inner core piece 9 and coaxial thereto outer core piece 10.
  • the outer core piece 10 has an internal thread, which cooperates with an external thread of the inner core piece 9, wherein the inner core 10 extends into a corresponding circular recess 11 of the armature 6.
  • the outer core piece 10 has at the end located to the armature 6 a circular recess 12, whose diameter is slightly larger than the outer diameter of the armature 6, so that this upon actuation of the electromagnet in the recess 12th can dive. These recesses serve to bundle the electromagnetic field lines.
  • the flux guide 7 now has an upper, directed to the core 5 bearing portion 13, in which the armature 6 is movably mounted. Furthermore, the outer core piece 10 is centered in the lower region of the flux guide device 7 and adjustable via a provided in the coil carrier 3 threaded portion 14 and optionally via a non-illustrated safety element adjustable but fixed during operation. Accordingly, the electromagnetic field lines, which are produced by energizing the coil 4, pass through the armature 6 and the core 5 along the flux-guiding device 7.
  • the bipartite of the core 5 is used for fine adjustment of the air gap between the armature 6 and the core 5 and thus for adjusting the magnetic characteristic, whereby the force acting on the armature 5 can be adjusted.
  • the coarse adjustment is made by the outer core 10.
  • a particularly favorable, but not shown embodiment is provided when the flux guide is constructed of a yoke and a return plate, wherein the parts are designed as deep-drawn parts.
  • the safety device may be a hammered pin, a soldering or welding point or the like. Also, additional storage options for the anchor, as for example be provided in the bobbin plain bearing bush.
  • the armature-facing surface of the bearing portion partially having a plastic coating, so on the one hand, an optimal magnetic transition and on the other optimal storage properties are ensured.
  • the lower part of the flux guide device has a threaded portion in which the outer core piece is fixed.

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Abstract

Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern und einer Flussleiteinrichtung besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt, wobei die Mittel darin bestehen, dass ein in Achsrichtung des Elektromagnetventils verlaufender Lagerabschnitt der Flussleiteinrichtung vorgesehen ist, der über eine Gleitschicht mit dem Anker zusammenwirkt.

Description

Elektromagnetventil
Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern und einer Flussleiteinrichtung besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt.
Für Elektromagnetventile sind viele unterschiedliche Anwendungsbereiche in Verbrennungskraftmaschinen bekannt. So werden Elektromagnetventile sowohl in pneumatischen als auch in hydraulischen Kreisen in Fahrzeugen eingesetzt, wie z.B. in Bremsanlagen, Betriebssystemen oder auch Einspritzanlagen. Des Weiteren können sie zur Regelung des Druckes bei pneumatischen Stellern verwendet werden oder beispielsweise als Schubumlaufventile von Turboladern. Je nach Einsatzbereich sind diese Elektromagnetventile entweder als Auf-/Zu- Ventile oder aber als Regelventile ausgeführt. Insbesondere bei einem Einsatz als Regel- oder Steuerventil ist es wichtig, einen koaxialen Versatz des Ankers im Magnetkreis zu verhindern, da hierdurch Radialkräfte erzeugt werden, die die gewünschten axialen Kräfte negativ beeinflussen.
Ein derartiges Elektromagnetventil wird beispielsweise in der DE 41 10 003 Cl und in der DE 42 05 565 C2 offenbart. Der beschriebene elektropneumatische Druckwandler weist einen in eine Gewindebuchse eingeschraubten Kern auf, wobei dabei die Gewindebuchse auch einteilig mit der Flussleiteinrichtung ausgeführt werden kann. Mit der Möglichkeit der definierten Einstellung des Eisenkerns ist es möglich, alle Auswirkungen mechanischer und elektromagnetischer Toleranzen auszuschalten. Dabei kann eine zusätzliche Feinabstimmung dadurch erfolgen, dass in dem Kern ein weiterer Kern vorgesehen ist, der in einer Ausnehmung des Ankers hineinreichen kann. Der Anker ist in einem oder mehreren Lagern gelagert, die wiederum in einer Stahlbuchse angeordnet sind, wobei die Stahlbuchse im Spulenträger vorgesehen ist. Dabei führt insbesondere die Anbringung der Stahlbuchse zu montagetechnischen Problemen.
Aus der DE 101 46 497 Al ist eine weitere Ausführung eines elektromagnetischen Steuerventils bekannt. Hierbei wird ein hohlzylindrischer Anker direkt in einem entsprechend ausgeführten Spulenträger gelagert, der somit als Gleitlager für den Anker dient und aus einem spritzgegossenen Kunststoff besteht. Der Kern ist dabei mittels eines Anschlussnippels im Gehäuse befestigt und reicht in den Bereich des Spulenträgers, um gleichzeitig als weiterer Ventilsitz für ein mit dem Anker verbundenen Ventilverschlussglied zu dienen. Auch bei einer derartigen Anordnung ist der montagetechnische Aufwand sehr hoch.
Alle vorgestellten Ausführungsformen von Elektromagnetventilen zeichnen sich durch einen hohen Fertigungsaufwand aus.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Elektromagnetventil bereit zu stellen, das mit möglichst geringen Bauteilen und einem geringen Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Elektromagnetventil gelöst, wobei die Mittel darin bestehen, dass ein in Achsrichtung des Elektromagnetventils verlaufender Lagerabschnitt der Flussleiteinrichtung vorgesehen ist, der über eine Gleitschicht mit dem Anker zusammenwirkt. Auf diese Art und Weise ist gewährleistet, dass das Elektromagnetventil durch die Einsparung von Bauteilen zur Lagerung des Ankers besonders günstig herzustellen ist. Gleichzeitig wird ein optimaler magnetischer Übergang zwischen der Flussleiteinrichtung und dem Anker geschaffen, wodurch eine Erhöhung der Magnetkraft ohne Änderung der Spulendaten erreichbar ist.
Dabei kann der Anker eine Gleitschicht, vorzugsweise eine Gleitfolie oder einen Gleitlack aufweisen. Eine besonders günstige Herstellung ist dadurch möglich, dass die Flussleiteinrichtung aus Tiefziehteilen besteht, beispielsweise einem Rückschlussblech und einem Joch. Auch ist es möglich, dass die Flussleiteinrichtung als Gussteil aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff ausgeführt ist. Dabei ist es, um Koaxialfehler zu vermeiden, vorteilhaft, wenn die Flussleiteinrichtung zusätzlich zum Lagerabschnitt (13) einen unteren Gewindeabschnitt aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass im zum Kern gerichteten Teil des Spulenträgers ein Gewinde vorgesehen ist, wobei der Kern im unteren Abschnitt der Flussleiteinrichtung lediglich geführt ist. Auch ist es denkbar, dass die zum Anker gerichtete Oberfläche des Lagerabschnitts teilweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Der in der Zeichnung dargestellte elektromagnetische Kreis 2 eines Elektromagnetventils 1, welches hier als elektropneumatischer Wandler ausgeführt ist, besteht aus einem Spulenträger 3, auf den eine Spule 4 gewickelt ist sowie einem im Innern des Spulenträgers 3 angeordneten Kern 5, welcher in magnetischer Verbindung zu einem ebenfalls im Innern des Spulenträgers 3 angeordneten beweglichen Anker 6 steht. Der elektromagnetische Kreis 2 wird durch eine Flussleiteinrichtung 7 geschlossen.
Die Flussleiteinrichtung 7 ist im vorliegenden Fall als Gussteil ausgeführt, das den Spulenträger 3 mit der darauf gewickelten Spule 4 zumindest teilweise umgibt. Dabei ist als Werkstoff ein magnetisch leitfähiges Metall oder aber auch ein magnetisch leitfähiger Kunststoff denkbar. Der Anker 6 weist im vorliegenden Beispiel eine Gleitschicht 8 auf, so dass dieser verschiebbar angeordnet in der Flussleiteinrichtung 7 gelagert ist.
Der Kern 5 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem inneren Kernstück 9 sowie einem das innere Kernstück 9 radial umgebenden und koaxial dazu liegenden äußeren Kernstück 10. Das äußere Kernstück 10 weist ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde des inneren Kernstücks 9 zusammenwirkt, wobei das innere Kernstück 10 in eine entsprechende kreisförmige Ausnehmung 11 des Ankers 6 reicht. Auch das äußere Kernstück 10 weist am zum Anker 6 gelegenen Ende eine kreisförmige Ausnehmung 12 auf, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Ankers 6, so dass dieser beim Betätigen des Elektromagneten in die Ausnehmung 12 eintauchen kann. Diese Ausnehmungen dienen der Bündelung der elektromagnetischen Feldlinien.
Die Flussleiteinrichtung 7 weist nun einen oberen, zum Kern 5 gerichteten Lagerabschnitt 13 auf, in dem der Anker 6 beweglich gelagert ist. Desweiteren ist das äußere Kernstück 10 im unteren Bereich der Flussleiteinrichtung 7 zentriert und über einen im Spulenträger 3 vorgesehenen Gewindeabschnitt 14 und ggf. über ein nicht dargestelltes Sicherheitsorgan einstellbar aber im Betrieb fest angeordnet. Entsprechend verlaufen die elektromagnetischen Feldlinien, welche durch Bestromen der Spule 4 entstehen, durch den Anker 6 und den Kern 5 entlang der Flussleiteinrichtung 7.
Im nicht bestromten Zustand besteht zwischen dem Anker 6 und dem Kern 5 ein Spalt 15, in dem bei Bestromen der Spule 4 ein magnetisches Feld erzeugt wird, welches eine Axialbewegung des Ankers 6 zur Folge hat. Entsprechend wird das zum Kern 5 entgegengesetzte axiale Ende des Ankers 6 mit einer Ventilfläche 16 bei Bestromen der Spule 4 von einem Ventilsitz 17 abgehoben. Die weiteren Funktionen des elektropneumatischen Wandlers sind für die vorliegende Erfindung unerheblich. Entsprechend sei auf den zitierten Stand der Technik verwiesen. Wesentlich ist hier die Möglichkeit, durch Bewegung des Ankers 6 ein mit diesem gekoppeltes Verschlussglied zu bewegen, wodurch eine fluidische Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Einlasskanal und Auslasskanal hergestellt werden kann.
Die Zweiteiligkeit des Kerns 5 dient zur Feinjustierung des Luftspaltes zwischen dem Anker 6 und dem Kern 5 und somit zur Verstellung der magnetischen Kenngröße, wodurch sich die Kraftwirkung auf den Anker 5 einstellen lässt. Die Grob-Einstellung erfolgt durch das äußere Kernstücks 10.
Eine besonders günstige, hier jedoch nicht dargestellte Ausführungsform wird bereitgestellt, wenn die Flussleiteinrichtung aus einem Joch und einem Rückschlussblech aufgebaut ist, wobei die Teile als Tiefziehteile ausgeführt sind.
Das Sicherheitsorgan kann ein eingeschlagener Stift, eine Löt- oder Schweißstelle oder ähnliches sein. Auch können weitere Lagerungsmöglichkeiten für den Anker, wie zum Beispiel eine im Spulenträger angeordnete Gleitlagerbuchse vorgesehen sein.
Darüberhinaus ist es denkbar, dass die zum Anker gerichtete Oberfläche des Lagerabschnitts teilweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist, damit zum einen ein optimaler magnetischer Übergang und zum anderen optimale Lagereigenschaften gewährleistet sind.
Auch ist es denkbar, dass der untere Teil der Flussleiteinrichtung einen Gewindeabschnitt aufweist, in dem das äußere Kernstück fixiert ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern und einer Flussleiteinrichtung besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel gelagert ist und zumindest indirekt auf ein
Ventilverschlußglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel darin bestehen, dass ein in Achsrichtung des Elektromagnetventils (1) verlaufender Lagerabschnitt (13) der
Flussleiteinrichtung (7) vorgesehen ist, der über eine Gleitschicht (8) mit dem Anker (6) zusammenwirkt.
2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) eine Gleitschicht (8), vorzugsweise eine Gleitfolie oder einen
Gleitlack aufweist.
3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussleiteinrichtung (7) aus Tiefziehteilen besteht.
4. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussleiteinrichtung (7) als Gussteil aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff ausgeführt ist.
5. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussleiteinrichtung (7) zusätzlich zum Lagerabschnitt (13) einen unteren Gewindeabschnitt (14) aufweist.
6. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zum Kern (5) gerichteten Teil des
Spulenträgers (3) ein Gewindeabschnitt (14) vorgesehen ist.
7. Elektromagnetventil nach eiδnem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Anker (6) gerichtete Oberfläche des Lagerabschnitts (13) teilweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist.
EP09741919A 2008-05-08 2009-02-26 Elektromagnetventil Withdrawn EP2274752A1 (de)

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