WO2009130072A1

WO2009130072A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: WO2009130072A1
Application number: PCT/EP2009/051782
Authority: WO
Inventors: Janusz Zurke; Rolf Dohrmann
Original assignee: Pierburg Gmbh
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2009-10-29
Also published as: JP2011520068A; DE102008020042A1; CN102017027B; US9117577B2; US20110037006A1; EP2269198A1; CN102017027A

Abstract

Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger (3) gewickelten Spule (4), einem Anker (6), einem einstellbaren Kern (5), einem Rückschlussblech (7) und einem Joch (8) besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel in dem Spulenträger gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt, wobei der Spulenträger (3) aus einem form- und temperaturstabilen Werkstoff besteht, wobei der Kern (5) über eine direkte formschlüssige Verbindung in dem Spulenträger angeordnet ist.

Description

B E S C H R E I B U N G

Elektromagnetventil

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern, einem Rückschlussblech und einem Joch besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel in dem Spulenträger gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied einwirkt. Für Elektromagnetventile sind viele unterschiedliche Anwendungsbereich in Verbrennungskraftmaschinen bekannt. So werden Elektromagnetventile sowohl in pneumatischen als auch in hydraulischenischen 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 aus 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 C1 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 dem Rückschlussblech 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 führen Fluchtungsfehler zwischen den den Anker führenden bzw. den Kern fixierenden Bauteilen zu einem nicht zu vernachlässigendem Koaxialfehler des Ankers zum Kern. Zusätzlich bewirken Verformungen des Spulenträgers durch das Wickeln der Spule den Zusammenbau des elektromagnetischen Kreises oder das Spritzen des Gehäuses eine weitere Verstärkung des Koaxialfehlers.

Aus der DE 101 46 497 A1 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 lassen sich Koax-Fehler nicht vermeiden, da der Spulenträger nach dem Spritzen gewickelt wird.

Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung eines Koaxialfehlers wird in der DE 20 2007 002 100 U1 beschrieben. Diese elektromagnetische Stellvorrichtung sieht eine Zentrierhülse vor, die sowohl die Lager-Führungselemente des Ankersystems aufnimmt als auch den Eisenkern.

Alle vorgestellten Lösungsansätze zur Vermeidung des Koaxialfehlers, insbesondere bei einem Elektromagnetventil mit einem einstellbaren Kern, sind durch den hohen Bauteile- oder Fertigungsaufwand kostenintensiv.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Elektromagnetventil bereit zu stellen, mit dem die auftretenden Koaxialfehler mit möglichst geringen Bauteilen und einem geringen Fertigungsaufwand minimiert werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Elektromagnetventil gelöst, bei dem der Spulenträger aus einem form- und temperaturstabilem Werkstoff besteht, wobei der Kern über eine direkte formschlüssige Verbindung in dem Spulenträger angeordnet ist. Auf diese Art und Weise ist gewährleistet, dass ein besonders günstig herzustellendes Elektromagnetventil keinen koaxialen Versatz zwischen Kern und Anker aufweist. Dabei kann der Spulenträger ein Innengewinde aufweisen, in dem der Kern mittels eines Aussengewindes einstellbar angeordnet ist. In diesem Fall sollte der Kern jedoch noch durch ein zusätzliches Sicherungsorgan gehalten sein. Auch ist es möglich, dass der Kern ein selbstfurchendes Außengewinde aufweist, mit dem der Kern einstellbar im Spulenträger anzuordnen ist. Zur Lagerung des Ankers kann eine Gleitlagerbuchse im Spulenträger vorgesehen sein. Auch ist es möglich, zwischen dem Anker und der Innenseite des Spulenträgers eine Gleitschicht vorzusehen. Als besonders geeignet als form- und temperaturstabiler Werkstoff hat sich beispielsweise Grivory HT2V-3H LF oder Grivory XE3881 erwiesen.

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 ein Rückschlussblech 7 an einem ersten axialen Ende des Spulenträgers 3 sowie durch ein Joch 8 geschlossen. Der Spulenträger ist im vorliegenden Fall aus dem Werkstoff Grivory HT2V-3H LF gefertigt.

Das Joch 8 umgibt den Spulenträger 3 mit der darauf gewickelten Spule 4. Der Anker 6 weist im vorliegenden Beispiel eine Gleitschicht 9 auf, so dass dieser verschiebbar angeordnet in dem Spulenträger 3 gelagert ist.

Der Kern 5 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem inneren Kernstück 10 sowie einem das innere Kernstück 10 radial umgebenden und koaxial dazu liegenden äußeren Kernstück 11 , welches ein selbstfurchendes Gewinde 12 besitzt. Das äußere Kernstück 11 weist außerdem ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde des inneren Kernstücks 10 zusammenwirkt, wobei das innere Kernstück 10 in eine entsprechende kreisförmige Ausnehmung 14 des Ankers 6 reicht. Auch das äußere Kernstück 11 weist am zum Anker 6 gelegenen Ende eine kreisförmige Ausnehmung 13 auf, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Ankers 6, so dass dieser beim Betätigen des Elektromagneten geringfügig in die Ausnehmung 13 eintauchen kann. Diese Ausnehmungen dienen der Bündelung der elektromagnetischen Feldlinien.

Der Kern 5 ist fest mit dem Spulenträger 3 über das selbstfurchende Gewinde 12 des äußeren Kernstücks 11 verbunden und liegt am Rückschlussblech 7 an. Dieses Rückschlussblech 7 wiederum weist eine Verbindung zum Joch 8 auf. Entsprechend verlaufen die elektromagnetischen Feldlinien, welche durch Bestromen der Spule 4 entstehen, durch den Anker 6 und den Kern 5 entlang des Rückschlussbleches 7 und des Jochs 8.

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 selbstfurchende Gewinde des äußeren Kernstücks 11. Ein alternative Ausführungsform besteht darin, dass ein Aussengewinde des äußeren Kernstücks 11 mit einem Im Spulenträger 3 vorgesehenen Innengewinde zusammenwirkt und durch ein Sicherheitsorgan im eingestellten Zustand gehalten wird. Dieses 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.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E

1. Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern, einem Rückschlussblech und einem Joch besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel in dem Spulenträger gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (3) aus einem form- und temperaturstabilen Werkstoff besteht, wobei der Kern (5) über eine direkte formschlüssige Verbindung in dem Spulenträger angeordnet ist.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der

Spulenträger (3) ein Innengewinde aufweist, in dem der Kern (5) mittels eines Außengewindes einstellbar angeordnet ist.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (5) durch ein Sicherungsorgan gehalten ist.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (5) ein selbstfurchendes Außengewinde (12) aufweist, mit dem der Kern (5) einstellbar im Spulenträger (3) anzuordnen ist.

5. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung des Ankers (6) eine Gleitlagerbuchse im Spulenträger (3) vorgesehen ist.

6. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung des Ankers (6) zwischen dem Anker (6) und der Innenseite des Spulenträgers (3) eine Gleitschicht (9) vorgesehen ist. Elektromagnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der form- und temperaturstabile Werkstoff beispielsweise Grivory HT2V-3H LF oder Grivory XE3881 ist.