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Diese Erfindung betrifft direkt gekuppelte Magnetventile, deren Ventilbauteil
durch den Anker des Magnetkontrollsegments direkt geöffnet und geschlossen wird.
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Ein direkt gekuppeltes Magnetventil bekannten Typs umfaßt ein
Hauptventilsegment mit mehrfachen Öffnungen zum Durchleiten einer
Hydraulikflüssigkeit, eine Ventilleitung, in welche sich die Öffnungen in einer axialen Folge
öffnen, und ein Ventilbauteil, das beweglich in die Ventilleitung eingepaßt ist und die
Durchgänge zwischen den Öffnungen öffnet und schließt, und ein
Magnetkontrollsegment mit einem Anker, der durch die Ein-Aus-Wirkung einer
Erregerspule betrieben wird und das Ventilbauteil direkt öffnet und schließt.
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Wenn das Hauptventil- und das Magnetkontrollsegment eines direkt
gekuppelten Magnetventils des vorstehend beschriebenen Typs miteinander
verbunden werden, hat der Anker entweder direkt oder durch ein geeignetes
Zwischenbauteil Kontakt mit einem Ende des Ventilbauteils, und die Bewegung des
Ankers wird direkt auf das Ventilbauteil übertragen.
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Deshalb müssen das Ventilbauteil des Hauptventilsegments und der Anker
des Magnetkontrollsegments von solcher Größe sein, daß das Ventilbauteil und der
Anker mit Sicherheit in Kontakt kommen. Wenn die Ventilbauteile der
Hauptventilsegmente verschiedene Längen haben oder an verschiedenen Punkten
am Ende des Hubs halten, sind deshalb mehrfache Magnetkontrollsegmente mit
Ankern entsprechend verschiedener Größen erforderlich.
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Der Bedarf, Magnetkontrollsegmente und insbesondere Anker verschiedener
Größen zu verwenden, hat erhebliche Komplikationen beim Entwurf und der
Herstellung von Magnetventilen und Schwierigkeiten bei ihrer Handhabung
eingeführt.
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Außerdem sind die Anker, die hohe Maßgenauigkeit erfordern, schwierig und
teuer zu entwerfen und herzustellen.
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EPA 0385286 beschreibt eine variable Kraftmagnetventilanordnung mit einem
Anker, der ein Gehäuse und einen Stift umfaßt, der in eine Öffnung im Gehäuse
paßt, um eine Gesamtankerlänge zu ergeben, die einer bestimmten Betriebsposition
entspricht. Eine Rückstellfeder ist zwischen dem Anker und einer Einstellschraube
eingepaßt ist, welche das Magnetgehäuse schließt.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung ist, einen Anker mit einem Eisenkern, dessen
Länge auf die Länge des Ventilbauteils und der Stop-Position am Ende des Hubs
einstellbar ist, in einem direkt gekuppelten Magnetventil bereitzustellen, dessen
Anker im Magnetkontrollsegment das Ventilbauteil im Hauptventilsegment direkt
öffnet und schließt.
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Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist, einen Anker mit einem Kern
bereitzustellen, dessen Länge nach Erfordernis einstellbar ist, so daß ein
Magnetkontrollsegment mit mehrfachen Hauptventilsegmenten verwendet werden
kann, deren Ventilbauteile verschiedene Längen haben oder an verschiedenen
Punkten am Ende des Hubs stoppen.
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Noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist, einen preiswerten und
vernünftig entworfenen Anker eines direkt gekuppelten Magnetventils durch
Bereitstellen mehrfacher Funktionen an dem Bauteil, das die Länge des Eisenkerns
bestimmt, und Einbau eines Inneren Rückstellmechanismus darin bereitzustellen.
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Ein erfindungsgemäßes direkt gekuppeltes Magnetventil umfaßt ein
Hauptventilsegment mit mehrfachen Öffnungen zum Durchleiten einer
Hydraulikflüssigkeit, eine Ventilleitung, in welche sich die Öffnungen in einer axialen Folge
öffnen, und ein Ventilbauteil, das beweglich in die Ventilleitungen eingepaßt ist und
die Durchgänge zwischen den Öffnungen öffnet und schließt, ein
Magnetkontrollsegment mit einem Anker, der durch die Ein-Aus-Wirkung einer
Erregerspule betrieben wird und das Ventilbauteil direkt öffnet und schließt, wobei
der Anker einen Eisenkern mit einem Mittelloch hat, ein Längeneinstellbauteil, das
durch Eingepaßtsein in das Mittelloch am Eisenkern befestigt ist, so daß eine Spitze
des Längeneinstellbauteils aus einem Ende des Mittellochs hervorsteht und mit
einem Ende des Ventilbauteils und einer Rückstellfeder für den Anker in Kontakt
kommt, wobei der Eisenkern und das Längeneinstellbauteil, das daran befestigt ist,
gemeinsam die Länge des mit dem Eisenkern verbundenen Längeneinstellbauteils
bestimmen, und ein Drückbauteil, dessen Spitze in Kontakt mit dem Stator kommt,
ist beweglich in das andere Ende des Mittellochs im Eisenkern angepaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anker in einer vormontierten Form in das
Magnetkontrollsegment eingeschoben ist, wobei das Längeneinstellbauteil in das eine Ende des
Mittellochs des Eisenkerns eingepaßt ist, das Drückbauteil in das andere Ende des
Mittellochs des Eisenkerns und der Rückstellfeder, die sich im Mittelloch zwischen
dem Längeneinstellbauteil und dem Drückbauteil befindet, eingepaßt ist, und daß die
Rückstellfeder zwischen dem Drückbauteil und dem Längeneinstellbauteil
zusammengedrückt ist.
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Es ist bevorzugt, daß der Vorsprung des Längeneinstellbauteils von dem
Eisenkern einstellbar ist.
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Die Erfindung wird nun mittels des Beispiels mit Bezug auf die dazugehörigen
Zeichnungen weiter beschrieben, wobei gilt:
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Fig. 1 ist eine Längsquerschnittsansicht eines direkt gekuppelten
Magnetventils, das die Grundsätze dieser Erfindung verkörpert.
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Fig. 2 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Ankers in Fig. 1.
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Fig. 3 ist eine Längsquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des
Ankers.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen ein direkt gekuppeltes Magnetventil 1, welches ein
Hauptventilsegment 2 und ein Magnetkontrollsegment 3 umfaßt.
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Ein Ventilgehäuse 5, das das Hauptventilsegment 2 bildet, hat eine
Zufuhröffnung P zum Durchleiten von Druckluft oder einer anderen
Hydraulikflüssigkeit, Auslaßöffnungen A und B, die an beiden Seiten davon angeordnet sind,
und Austragöffnungen EA und EB auf beiden Seiten der Auslaßöffnungen. Diese
Öffnungen öffnen sich axial in der erwähnten Folge in eine Ventilleitung 6. Ein Ende
der Ventilleitung 6 ist durch ein Schließbauteil 8 geschlossen, während das andere
Ende durch das Magnetkontrollsegment 3 geschlossen ist. Bezugszeichen 7
bezeichnet einen Schnappring zum Befestigen des Verschlußbauteils 8, 8a ein
Dichtungsbauteil, das um das Verschlußbauteil 8 herum angepaßt ist, und 9 ein
Dichtungsbauteil, das die Lücke zwischen dem Ventilgehäuse 5 und dem
Magnetkontrollsegment 3 abdichtet.
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Das bewegliche Ventilbauteil 10 in der Ventilleitung 6 umfaßt eine
Ventilstange 11 mit einem axialen Durchgangsloch 12 in dessen Zentrum,
Tellerventildichtungsbauteile 13a, 13b, 14a und 14b, die um die Ventilstange 11
herum angepaßt sind, und Führungsringe, die um beide Enden der Ventilstange 11
herum angepaßt sind. Wenn sich die Ventilstange 11 axial in der Ventilleitung 6
bewegt, öffnen und schließen die Dichtungsbauteile 13a und 13b die Durchgänge
zwischen der Zufuhröffnung P und den Auslaßöffnungen A und B und öffnen und
schließen die Dichtungsbauteile 14a und 14b die Durchgänge zwischen den
Auslaßöffnungen A und B und den Austragöffnungen EA und EB.
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Eine Ventilfeder 17, die das Ventilbauteil 10 in Richtung des
Magnetkontrollsegments 3 treibt, ist in einer Federkammer 16 zwischen dem Ventilbauteil 10 und
dem Verschlußbauteil 8 zusammengedrückt.
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Die Ventildichtungsbauteile 13a, 13b, 14a und 14b sind aus Kunstharz oder
einem anderen elastischen Material, während die Führungsringe 15 aus Polyamid,
Polyacetal oder einem anderen Harz sind.
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Ein Zwischenbauteil 18, das das Ventilbauteil 10 und den Anker 27 indirekt
und dämpfend in Kontakt bringt, ist an dem einen Ende des Ventilbauteils 10, das
sich dichter am Magnetkontrollsegment 3 befindet, befestigt. Das Zwischenbauteil 18
ist ein zylindrisches Bauteil aus Kunstharz, Hartgummi oder einem anderen
ähnlichen Material, und weist eine Einschiebspitze 18a mit einer radialen Elastizität
auf, die mittels Mehrfachaxialkerben bereitgestellt wird. Die Einschiebspitze 18a wird
elastisch in ein Ende des Durchgangslochs 12 in der Ventilstange 11 gedrückt.
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Das Zwischenbauteil 18 wird als Hilfsmittel verwendet, wenn die Lücke
zwischen dem Ventilbauteil 10 und dem Anker 27 zu groß ist, um sie in direkten
Kontakt zu bringen. Deshalb können das Ventilbauteil 10 und der Anker 27 in
direkten Kontakt miteinander gebracht werden, ohne das Zwischenbauteil 18 zu
verwenden, je nach der Lücke dazwischen.
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Die Federkammer 16 am anderen Ende des Ventilbauteils 10 steht mit einer
Raum 20 zwischen dem Ventilgehäuse 5 und dem Magnetkontrollsegment 3 mittels
des Durchgangslochs 12 in der Ventilstange 11 und einem Durchgangsweg 18b, der
im Zwischenbauteil 18 bereitgestellt wird, und mit den Austragöffnungen EA und EB
mittels der Kerben (nicht gezeigt), die in einem Teil der Außenfläche der
Führungsringe 15 bereitgestellt werden, in Verbindung.
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Das Magnetkontrollsegment 3 umfaßt eine Spule 22, die mit einer
Erregerspule 21 gewickelt ist, einen Magnetrahmen 23 und eine Magnetlage 24, der
die Spule 22 umgibt, einen Stator 26, der in ein Ende des Mittellochs in der Spule 22
eingeschoben ist und am Magnetrahmen 23 mit einem Bolzen 25 befestigt ist, und
einen Anker 27, der beweglich in das Mittelloch in der Spule eingeschoben ist.
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Der Magnetrahmen 23 ist mit einer Beschichtung 29 aus Kunstharz oder
einem anderen ähnlichen Material bedeckt und hermetisch an einer Seite des
Ventilgehäuses 5 mit Bolzen oder anderen Befestigungsvorrichtungen, nicht gezeigt,
befestigt. Dichtungsringe 28 verschließen die Lücke zwischen der Spule 22 und der
Magnetlage 24 und zwischen dem Mittelloch in der Spule 22 und dem Anker 27
hermetisch.
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Der Anker 27 umfaßt einen zylindrischen hohlen Eisenkern 27a mit einem
Mittelloch 30 und einem Längeneinstellbauteil 27b, das an der Spitze des
Eisenkerns 27a befestigt ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Eine sich axial erstreckende
Rille 31 ist in der Außenfläche des Eisenkerns 27a erzeugt, wobei die Tiefe der Rille
in Richtung des Raums 20 im Hauptventilsegment 2 abnimmt.
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Das Mittelloch 30 im Eisenkern 27a hat eine Bohrung 30a mit einem kleineren
Durchmesser an dem Ende, das dichter am Stator 26 ist. Ein Drückbauteil 32,
dessen Spitze in Kontakt mit dem Stator 26 kommt, ist beweglich in das Ende der
Bohrung 30a mit dem kleineren Durchmesser eingeschoben. Das Drückbauteil 32
weist einen Teil 32a mit einem kleineren Durchmesser auf, der in die Bohrung 30a
mit dem kleineren Durchmesser eingepaßt ist. Die Länge des Teils 32a mit einem
kleineren Durchmesser ist gleich der Länge des Vorsprungs von der Bohrung 30a
mit dem kleineren Durchmesser in Richtung des Stators 26, wenn das
Drückbauteil 32 in Kontakt mit einer Stufe kommt, die an die Bohrung 30a mit dem
kleineren Durchmesser an einem Ende des Mittellochs 30 angrenzt (siehe Fig. 2).
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Das Längeneinstellbauteil 27b bestimmt die Kernlänge L des Ankers 27, der
zum Schalten des Ventilbauteils 10 in Verbindung mit dem Eisenkern 27a
erforderlich ist. Das Längeneinstellbauteil 27b ist zylindrisch und durch festes
Drücken in das Ende des Mittellochs 30, das dichter am Ventilbauteil 10 ist, in der
Position befestigt. Eine geeignete Länge der Spitze steht aus dem Mittelloch hervor,
um mit dem Ventilbauteil 10 durch das Zwischenbauteil 18 in Kontakt zu kommen.
Der Abstand L zwischen dem vorderen Ende des Längeneinstellbauteils 27b und
dem hinteren Ende des Eisenkerns 27a wird als Länge des Eisenkerns des
Ankers 27 eingestellt. Die Kernlänge L des Eisenkerns kann durch Ändern des
Vorsprungs des Längeneinstellbauteils 27b frei verändert werden.
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Das Längeneinstellbauteil 27b kann aus einem magnetischen Material,
ähnlich dem Eisenkern 27a, oder aus einem Kunstharz, Keramik oder anderen
nichtmagnetischen Materialien sein.
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Eine Rückstellfeder 34 mit einer größeren Triebkraft als die Ventilfeder 17 wird
zwischen dem Drückbauteil 32 und dem Längeneinstellbauteil 27b
zusammengedrückt, um den Anker 27 zu jeder Zeit in Richtung des Ventilbauteils 10
zu treiben.
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Folglich hat das Längeneinstellbauteil 27b die Funktionen, die Kernlänge L
des Ankers 27 zu bestimmen, das Ventilbauteil 10 in Kontakt damit zu drücken und
als Träger für die Rückstellfeder 34 zu dienen. Wenn das Drückbauteil 32 und die
Rückstellfeder 34 integriert eingebaut sind, ist der Anker 27 preiswert und vernünftig
entworfen. Dies erlaubt einfachere Handhabung und Montage als die herkömmlichen
Baugruppen, in welchen einzelne Teile getrennt am Magnetkontrollsegment 3
befestigt werden.
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Das Bezugszeichen 37 bezeichnet einen Handbedienungsmechanismus, der
den Anker 27 durch Niederdrücken eines Bedienungsknopfs 37a in Richtung des
Stators 26 bewegt, und 38 bezeichnet eine Leiterplatte zum Bereitstellen einer
elektrischen Verbindung zwischen einer externen Netzstromversorgung und dem
Anschluß der Erregerspule 21.
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Wenn durch die Erregerspule 21 kein elektrischer Strom fließt, kommt die
Spitze des Teils 32a mit dem kleineren Durchmesser des Drückbauteils 32 in
Kontakt mit dem Stator 26, und der Anker 27 wird durch die Triebkraft der
Rückstellfeder 34 zurückgestellt, wie durch die untere Hälfte des Ankers 27 und des
Ventilbauteils 10 in Fig. 1 angezeigt. Deshalb sperren die Ventildichtungsbauteile
13a und 13b den Durchgang zwischen der Zufuhröffnung P und der Auslaßöffnung A
ab und öffnen den Durchgang zwischen der Zufuhröffnung P und der
Auslaßöffnung B, während die Ventildichtungsbauteile 14a und 14b den Durchgang
zwischen der Auslaßöffnung A und der Austragöffnung EA öffnen und den
Durchgang zwischen der Auslaßöffnung B und der Austragöffnung EB absperren.
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Wenn durch die Erregerspule 21 ein elektrischer Strom fließt, wird der
Anker 27 gegen die Triebkraft der Rückstellfeder 34 zum Stator 26 gezogen, wie
durch den oberen Teil des Ankers 27 und des Ventilbauteils 10 in Fig. 1 angezeigt.
Wenn das Ventilbauteil 10 in der Figur durch die Kraft der Ventilfeder 17 nach rechts
getrieben wird, öffnen die Ventildichtungsbauteile 13a und 13b den Durchgang
zwischen der Zufuhröffnung P und der Auslaßöffnung A und sperren den Durchgang
zwischen der Zufuhröffnung P und der Auslaßöffnung B ab, während die
Ventildichtungsbauteile 14a und 14b den Durchgang zwischen der Auslaßöffnung A
und der Austragöffnung EA absperren und den Durchgang zwischen der
Auslaßöffnung B und der Austragöffnung EB öffnen.
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Weil die Kernlänge L des Ankers 27 durch den Eisenkern 27a und das
Längeneinstellbauteil 27b bestimmt wird, erfordert der Eisenkern 27a selber keine
sehr hohe Maßgenauigkeit. Die Kernlänge L kann durch genaues Bestimmen des
Vorsprungs des Längeneinstellbauteils 27b genau bestimmt werden. Wenn das
Hauptventilsegment 2 und das Magnetkontrollsegment 3 miteinander verbunden
sind, kann der Anker 27 mit dem Ventilbauteil 10 durch Einstellen der Kernlänge L
nach der Länge und der Stopposition am Ende des Hubs des Ventilbauteils 10
sicher in Kontakt gebracht werden.
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Weil die Kernlänge L des Ankers 27 gemäß des Ventilbauteils 10 variiert
werden kann, kann ein Magnetkontrollsegment 3 mit mehrfachen
Hauptventilsegmenten 2 verwendet werden, wobei die Ventilbauteile 10 verschiedene Längen
und Stoppositionen am Ende des Hubs haben.
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Im Anker 27 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das
Längeneinstellbauteil 27b im Mittelloch 30 im Eisenkern 27a befestigt und ist der
Vorsprung davon deshalb nicht einstellbar. Jedoch ist es möglich, die
Ausführungsform durch Bereitstellen eines Längeneinstellbauteils 27b abzuändern,
das entlang der Achse des Eisenkerns 27a beweglich ist, das die Einstellung des
Vorsprungs davon erlaubt. Dies erlaubt freie Einstellung der Kernlänge L des
Ankers 27.
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Fig. 3 zeigt einen Anker 41 mit einem Längeneinstellbauteil 41b, dessen
Vorsprung frei einstellbar ist. Innengewinde sind an der Innenfläche des
Mittellochs 42 in einem Eisenkern 41a geschnitten, während Außengewinde an der
Außenfläche des Längeneinstellbauteils 41b geschnitten sind. Folglich bewegt sich
das Längeneinstellbauteil 41b im Mittelloch 42 frei vor und zurück.
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Deshalb kann die Kernlänge L des Ankers 41 durch Sperren des
Längeneinstellbauteils 41b, welches entlang des Achse des Ankers 41 beweglich ist, an
einer gewünschten Position frei eingestellt werden. Das Längeneinstellbauteil 41b
kann an einer gewünschten Position durch Bolzen oder andere geeignete
Befestigungsvorrichtungen befestigt werden, so daß das Längeneinstellbauteil 41b
unter der Wirkung, die durch das Umschalten des Ankers oder andere Ursachen
erzeugt wird, keine unnötigen Bewegungen macht.
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Weil die anderen Teile und Wirkungen des Ankers 41 im wesentlichen
dieselben sind wie solche der vorher beschriebenen ersten Ausführungsform, sind
ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine ausführliche
Beschreibung fortgelassen wird.
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Wenn der Vorsprung des Längeneinstellbauteils frei einstellbar ist, kann die
Kernlänge des Ankers leicht und genau gesetzt und eingestellt werden. Zum Beispiel
kann Druckgleichgewicht zwischen zwei Sätzen von Ventildichtungsbauteilen 13a,
13b, 14a und 14b im Ventilbauteil 10 leicht eingestellt werden, wenn erforderlich.
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Während das Hauptventilsegment in der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform ein 5-Wege-Ventil ist, kann ebenso ein 3-Wege-Ventil oder ein 4-
Wege-Ventil mit herkömmlichen Austragöffnungen verwendet werden.
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Wie vorstehend beschrieben, stellt ein erfindungsgemäßes direkt gekuppeltes
Magnetventil die Kernlänge durch ein Längeneinstellbauteil, das an einem Anker
befestigt ist, ein und setzt sie. Folglich kann die Kernlänge nach der Länge oder der
Stopposition am Ende des Hubs des Ventilbauteils im Hauptventilsegment genau
bestimmt werden, auch wenn der Eisenkern keine sehr hohe Maßgenauigkeit
aufweist. Dies erlaubt das Inkontaktbringen des Ankers mit dem Ventilbauteil mit
Sicherheit.
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Weil außerdem die Kernlänge L eines Ankers gemäß des Ventilbauteils
variiert werden kann, kann ein Magnetkontrollsegment mit mehrfachen
Hauptventilsegmenten mit Ventilbauteilen mit verschiedenen Längen oder Stoppositionen am
Ende des Hubs verwendet werden.
Legende zu den Figuren:
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A Auslaßöffnung
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B Auslaßöffnung
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EA Austragöffnung
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EB Austragöffnung
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L Kernlänge
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P Zufuhröffnung
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1 direkt gekuppeltes Magnetventil
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2 Hauptventilsegment
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3 Magnetkontrollsegment
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5 Ventilgehäuse
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6 Ventilleitung
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7 Schnappring
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8 Verschlußbauteil
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8a Dichtungsbauteil; Verschlußbauteil
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9 Dichtungsbauteil
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10 Ventilbauteil
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11 Ventilstange
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12 Durchgangsloch
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13a Ventildichtungsbauteil
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13b Ventildichtungsbauteil
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14a Ventildichtungsbauteil
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14b Ventildichtungsbauteil
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15 Führungsringe
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16 Federkammer
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17 Ventilfeder
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18 Zwischenbauteil
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18a Einschiebspitze
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18b Durchgangsweg
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20 Raum im Hauptventilsegment 2
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21 Erregerspule
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22 Spule
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23 Magnetrahmen
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24 Magnetlage
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25 Bolzen
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26 Stator
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27 Anker
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27a Eisenkern
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27b Längeneinstellbauteil
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28 Dichtungsringe
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29 Beschichtung
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30 Mittelloch
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30a Bohrung mit einem kleineren Durchmesser
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31 Rille
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32 Drückbauteil
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32a Teil mit einem kleineren Durchmesser
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34 Rückstellfeder
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37 Handbedienungsmechanismus
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37a Bedienungsknopf
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38 Leiterplatte
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41 Anker
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41a Eisenkern
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41b Längeneinstellbauteil
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42 Mittelloch