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Die
Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren
Druckregelventil gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein derartiges Druckregelventil ist beispielsweise
aus der
DE 198 47
304 C2 bereits bekannt.
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Bei
derartigen Druckreglern wird die Magnetbaugruppe in der Regel durch
Umspritzen einer Baugruppe bestehend aus Magnetkern, Spule und Gehäuse hergestellt.
Das Gehäuse
ist aus Kostengründen
nicht aus einem geschlossenen Rohr hergestellt, sondern aus einem
gestanzten Blechstück
gerollt und zusammen geknüpft.
Der Magnetkern ist darin eingepresst. Diese Verbindung kann nur
geringe axiale Kräfte
aufnehmen. Durch temperaturbedingte Ausdehnungen der Kunststoffumspritzung
wirken auf den Magnetkern im Betrieb der bei hohen Temperaturen
große
axiale Kräfte.
Diese können
zu einer irreversiblen axialen Verschiebung des Magnetkerns führen. Da
der Magnetkern als Halterung für
die Einstellmechanik dient, kann damit die bei der Herstellung eingestellte
Reglerkennlinie unzulässig
verstellt werden. Dieses Problem tritt insbesondere bei Druckreglern
mit fallender Kennlinie, d.h. die Magnetkraft wirkt gleichsinnig
mit der Druckkraft, auf.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, bei einem Druckregelventil mit in das Gehäuse eingepresstem Magnetkern
eine verbesserte Befestigung des Magnetkerns im Gehäuse auch
bei hohen Temperaturen und großen
axialen Kräften
zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruch 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Druckregelventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass die
axialen Kräfte,
die durch den sich im Betrieb bei Erwärmung ausdehnenden Kunststoff
bedingt sind und auf den Magnetkern wirken, vermindert oder gar
eliminiert werden können.
Durch eine im Vergleich zum Magnetkern viel geringere Stirnfläche sind
die auftretenden axialen Kräfte
so gering, dass kaum eine oder gar keine axiale Verschiebung des
Magnetkerns auftritt. Hierzu ist bei dem erfindungsgemäßen elektromagnetisch
betätigbaren Druckregelventil
mit einen Gehäuse
und einem Magnetkern, der in dem Gehäuse befestig ist, vorgesehen,
dass der Magnetkern über
einen Zwischenring in dem Gehäuse
befestigt ist. Der Zwischenring liegt über einen Kragen an der Stirnseite
des Gehäuses an,
da dies die Montage vereinfacht. Ein besonders fester Verbund ergibt
sich dadurch, dass der Zwischenring mit dem Magnetkern verbördelt ist.
Hierzu schließt
sich an den Kragen des Zwischenrings, der an der Stirnseite des
Gehäuses
zur Anlage kommt, ein Abschnitt an, über den der Zwischenring mit
dem Bund des Magnetkerns verbördelt
ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die in den
abhängigen
Ansprüche
angegebenen Merkmale ermöglicht.
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So
ist es vorteilhaft, wenn der Zwischenring wenigstens über eine
Presspassung in dem Gehäuse
befestig ist. Dies sorgt zumindest während des Fertigungsprozesses
für einen
stabilen Verbund. Wenn der Zwischenring wenigstens über mindestens eine
Schweißstelle
in dem Gehäuse
befestig ist, so entspricht dies nochmals einer weiteren Verstärkung der
Verbindung. Vor allem wird dabei die magnetische Leitfähigkeit
der Verbindung dieser Teile gefördert.
Durch die geringe Wanddicke des Zwischenrings ist es im Gegensatz
zu einer direkten Verschweißung
des Magnetkerns problemlos möglich, den
Zwischenring durch Laserschweißung
mit dem Gehäuse
unverschiebbar zu verbinden. Es kann entweder die radiale Berührfläche oder
die axiale Berührfläche verschweißt werden.
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Wenn
das stirnseitige Ende einer Spule durch den Magnetkern verschlossen
ist, der Magnetkern zumindest teilweise in das Innere der Spule
hineinragt und die dem Magnetkern zugewandte Stirnseite der Spule
beabstandet zu einer Schulter des Magnetkerns ist, können sich
Temperaturdehnungen der Spule nicht oder kaum negativ auf den Magnetkern
auswirken.
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Besonders
Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen lassen sich mit derartigen
Druckregelventilen in ihren Schalteigenschaften verbessern.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 ein Druckregelventil im Längsschnitt, 2 einen
Ausschnitt X aus 1 und 3 den Bereich
gemäß Ausschnitt
X in leicht abgewandelter Form.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Zunächst wird
anhand der 1 der Grundaufbau des Druckregelventils 10 beschrieben.
Das Druckregelventil 10 besteht aus einem Magnetteil 12 und
einem mit diesem koaxial verbundenen Ventilteil 14. Das
Magnetteil 12 hat ein hülsenförmiges,
vorzugsweise gerolltes Gehäuse 16,
das in seinem Inneren eine auf einem Spulenkörper 18 gewickelte
Spule 20 aufnimmt. Diese ist ebenfalls hülsenförmig ausgebildet
und weist einen radial abstehenden, aus Kunststoff angespritzten
Kontaktstecker 22 auf, der mit einer Ummantelung 23 auch
noch einen großen
Teil des Gehäuses 16 umgibt.
Der Kontaktstecker 22 ist mit Kontakten 24 versehen,
die zur Spannungsversorgung der Spule 20 über nicht
erkennbare, umspritze Leitungen mit dieser verbunden sind.
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Das
stirnseitige Ende der Spule 20 ist von einem Magnetkern 26 verschlossen,
der vorzugsweise aber nicht notwendigerweise teilweise in das Innere der
Spule 20 hineinragt. Zentrisch im Magnetkern 26 ist
eine von außen
einstellbare Gewindebuchse 28 vorgesehen. Am gegenüberliegenden
zweiten Ende der Spule 20 befindet sich ein Anker 30,
der im wesentlichen T-förmig
geformt ist und der einen in die Spule 20 hineinragenden
Schaft 30a und einen die Stirnseite der Spule 20 überdeckenden
Kopf 30b hat. Der Anker 30 ist beweglich in der
Spule 20 geführt.
In der gezeichneten Grundstellung des Druckregelventils 10 besteht
zwischen dem Schaft 30a des Ankers 30 und dem
Magnetkern 26 ein Abstand, der den Arbeitsluftspalt 32 für das Druckregelventil 10 bildet. Vom
Gehäuse 16 zu
diesem Arbeitsluftspalt 32 leitet der Magnetkern 26 den
durch die Spule 20 erzeugten magnetischen Fluss.
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Der
Anker weist eine Durchgangsbohrung 34 entlang seiner Längsachse
auf. In diese Durchgangsbohrung 34 ist ein Stift 36 abschnittsweise
eingepresst, der den Anker 30 auf dessen dem Magnetkern 26 zugewandten
Seite überragt.
Der Stift 36 wirkt dort zur Führung des Ankers 30 mit
einer Gleitlagerbuchse 38 zusammen, die in einer Sacklochbohrung
der Gewindebuchse 28 angeordnet ist. Zudem dient der Stift 36 zur
Zentrierung einer Rückstellfeder 40,
die sich an der Gewindebuchse 28 einerseits und am Anker 30 andererseits
abstützt. Über die
Einschraublänge
der Gewindebuchse 28 ist die Vorspannung dieser Rückstellfeder 40 einstellbar.
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Das
dem Ventilteil 14 zugewandte Ende des Ankers 30 ist
mit einem zentrischen Fortsatz versehen, an dem ein Schließglied 42 anliegt.
Letzteres ist als massiver Kolben ausgebildet, der in einer Kolbenführung 44 des
Ventilteils 14 verschiebbar gelagert ist. Dieses Ventilteil 14 ist
spritzgusstechnisch aus Kunststoff hergestellt und mit einem metallischen Halter 46 versehen.
Mit Hilfe dieses, das Ventilteil 14 überragenden Halters 46 ist
das Ventilteil 14 am Gehäuse 16 des Magnetteils 12 festgelegt.
Der Halter 46 ist in seinem vom Ventilteil 14 umspritzten
Bereich im Außendurchmesser
mehrfach abgesetzt, wobei die Innenseite des Abschnitts mit dem
kleinsten Außendurchmesser
eine Aufnahme für
die Kolbenführung 44 bildet.
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Das
Ventilteil 14 ist mit einer durchgehenden Ausnehmung in
Längsrichtung
versehen, deren Mündung
am stirnseitigen Ende des Ventilteils 14 mit einem nicht
dargestellten hydraulischen Verbraucher verbunden ist. Die Ausnehmung
bildet demzufolge den Verbraucherkanal 48 des Druckregelventils 10. Dieser
Verbraucherkanal 48 ist zur Ausbildung eines Ventilsitzes 50 an
seinem dem Schließglied 42 zugewandten
Ende im Innendurchmesser einmal abgesetzt, wobei der Durchmesser
des Schließglieds 42 an
der Stelle des Ventilsitzes 50 größer als der des Verbraucherkanals 48 ist.
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Quer
zum Verbraucherkanal 48 verlaufend sind im Ventilteil 14 ein
Zulaufkanal 52 und ein Ablaufkanal 54 vorgesehen.
Diese münden
jeweils rechtwinklig in den Verbraucherkanal 48 ein. Der
Ablaufkanal 54 liegt auf der dem Magnetteil 12 zugewandten
Seite, während
der Zulaufkanal 52 dem stirnseitigen Ende des Ventilteils 14 zugewandt
ist. Eine Druckmittelverbindung vom Verbraucherkanal 48 zum
Ablaufkanal 54 ist vom Schließglied 42 gesteuert,
das im nicht bestromten Zustand der Spule 20 von der Kraft
der Rückstellfeder 40 auf
den Ventilsitz 50 gedrückt
wird und diesen dadurch druckdicht verschließt.
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Um
das Innere des Druckregelventils 10 und den angeschlossenen
Verbraucher gegen Verschmutzungen aus dem Druckmittel zu schützen, ist das
Ventilteil 14 mit einem Filterkäfig 56 ausgestattet. Dieses
Filterkäfig 56 ist
topfförmig
ausgeführt
und auf das freie Ende des Ventilteils 14 aufgepresst.
Im Bereich des Zulaufkanals 52 und des Verbraucherkanals 48 weist
das Filterkäfig 56 ein
freiliegendes Filtergewebe 58 auf. Letzteres ist als durchgehende
Filtergewebebahn ausgeführt.
Das Filterkäfg 56 wird durch
eine Umspritzung dieser Filtergewebebahn mit Kunststoffmaterial
hergestellt. Am Umfang des Filterkäfigs 56 sind Aufnahmenuten
für Dichtringe 60 vorgesehen,
die den Zulaufkanal 52 gegenüber dem Ablaufkanal 54 bzw.
gegenüber
dem Verbraucherkanal 48 abdichten.
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Die
Druckregelung im Verbraucherkanal 48 erfolgt auf an sich
bekannte Weise durch eine Bestromung der Spule 20. Entsprechend
der Stromstärke wirkt
diese mit einer veränderlichen
Magnetkraft auf den Anker 30 ein, die zusammen mit der
Kraft der Rückstellfeder 40 die Öffnungskraft
für das
Schließglied 42 bestimmt.
Dieser Kraft steht die Druckkraft des Druckmittels im Verbraucherkanal 48 gegenüber. Im
Falle eines Kräftegleichgewichts öffnet das Schließglied 42 die
Druckmittelverbindung vom Verbraucherkanal 48 zum Ablaufkanal 54 und
regelt damit den Druckmitteldruck im Verbraucherkanal 48 auf das
entsprechende Druckniveau.
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Um
dabei einen möglichst
großen
Druckbereich regeln zu können,
ist es bekannt, im Zulauf eines Druckregelventils 10 eine
Drosselvorrichtung 62 vorzusehen, die das von der nicht
gezeichneten Versorgungspumpe gelieferte Druckniveau im Bereich vor
dem Ventilsitz 50 reduziert. Die Drosselvorrichtung 62 kann
aus mehreren kleineren Drosselbohrungen 66 bestehen, die
hydraulisch parallel zueinander geschaltet sind. Hierzu mündet der
Zulaufkanal 52 zunächst
in einen Ringkanal 64 am Umfang des Ventilkörpers 14 ein,
von dem aus mehrere zueinander beabstandete Drosselbohrungen 66 Verbindungen
zum Verbraucherkanal 48 herstellen.
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In
dem vergrößerten Ausschnitt
der 2 ist nun die erfindungsgemäße Neuerung dargestellt. Der
Magnetkern 26 ist über
einen Zwischenring 70 in dem Gehäuse 16 befestigt.
Hierzu ist der Zwischenring 70 über einen hülsenförmigen Abschnitt 72 im Mündungsbereich 73 des
Gehäuses 16 angeordnet. An
den hülsenförmigen Abschnitt 72 schließt sich
ein Kragen 74 an, der eine Scheibenform hat. Der Zwischenring 70 liegt über den
Kragen 74 an einer Stirnseite 76 des Gehäuses 16 an.
An den Kragen 74 schließt sich in axialer Richtung
ein weiterer Abschnitt 78 an, über den der Zwischenring 70 mit
einem Bund 80 des Magnetkerns 26 verbördelt ist.
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Der
Zwischenring 70 ist zum einen über eine Presspassung in dem
Gehäuse 16 befestigt.
Dies gewährleistet
zumindest bei der Montage einen ausreichenden Halt. Zum andern ist
der Zwischenring 70 über
eine beispielsweise ringförmige
durchgehende oder gepunktete Schweißstelle 82 in dem
Gehäuse 16 befestigt.
Dadurch ist ein guter Halt und eine bessere magnetische Leitfähigkeit
gegeben. Die Schweißstelle
lässt sich
beispielsweise besonders gut durch Laserschweißen herstellen. In der 2 ist die
Schweißstelle 82 zwischen
dem hülsenförmigen Abschnitt 72 und
dem Mündungsbereich 73 des
Gehäuses
ausgebildet. Es ist aber auch möglich,
dass der Zwischenring 70 über eine Übergangs- oder Schiebepassung in das Gehäuse 16 eingeführt und dann
durch Laserschweißen
befestigt wird. Es ist auch möglich,
dass der Zwischenring 70 – wie in der 2 gezeigt – zusätzlich oder
alleine durch die Ummantelung 23 gehalten wird.
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In
der 3 ist alternativ gezeigt, dass eine Schweißstelle 84 auch
zwischen der Stirseite 76 des Gehäuses 16 und dem Kragen 74 des
Zwischenrings 70 vorgesehen sein kann. Ansonsten entspricht
die 3 genau der 2, weshalb
bezüglich
der Ausführungen
zu den Bezugszeichen 70 bis 80 auf die 2 verwiesen
wird.
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Weiterhin
ist in der Vergrößerung der 2 nochmals
deutlicher gezeigt, wie das stirnseitige Ende einer Spule 20 von
dem Magnetkern 26 verschlossen ist. Dabei ragt der Magnetkern 26 mit
einem ersten runden Abschnitt 86 in den Mündungsbereich 88 der
Spule 20 hinein. An den runden Abschnitt 86 schließt sich
ein zweiter runder Abschnitt 90 mit einem größeren Durchmesser
an, der am Innenumfang des Abschnitts 72 anliegt und mit
diesem beispielsweise eine Schiebe-, Übergangs- oder Presspassung
bildet.
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An
dem vom ersten runden Abschnitt 86 entfernten Ende des
zweiten runden Abschnitts 90 ist übrigens der Bund 80 ausgebildet,
wobei zwischen dem Bund 80 und dem zweiten runden Abschnitt 90 eine
in den zweiten runden Abschnitt 86 hineinragende Rille 92 vorgesehen
ist. Der Bund 80 wird – wie bereits
ausgeführt – vom Abschnitt 78 des
Zwischenrings 70 umgriffen.
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Wie
schließlich
noch aus der 2 (und auch 3)
zu erkennen ist, ist die dem Magnetkern 26 zugewandte Stirnseite 94 der
Spule 20 beabstandet zu einer Schulter 96 des
Magnetkerns 26, die den Übergang zwischen den unterschiedlichen
Durchmessern der Abschnitte 86 und 90 bildet.
Der Abstand 97 beträgt
ein paar Zehntel Millimeter oder einige Millimeter. Dehnt sich die
Spule 18 bei Erwärmung
aus, so drückt
sie nicht auf die Schulter 96 und somit den Magnetkern 26.
Dadurch können
die durch den sich im Betrieb bei Erwärmung ausdehnenden Kunststoff
bedingten axialen Kräfte
nicht nur vermindert, sondern bei ausreichend großer Dimensionierung
sogar eliminiert werden. Je nach zu erwartender Ausdehnungsdifferenz
wird ein Abstand 97 wird entsprechend gewählt.
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Zur
Herstellung wird der Zwischenring 70 beispielsweise gestanzt
und tiefgezogen. Als Material wird ein magnetisch leitfähiges Material
beispielsweise Metall, verwendet. Um die Schulter 96 und
die Stirnseite 94 zu beabstanden, wird der Zwischenring 70 hernach
in das Gehäuse 16 gesteckt
und verschweißt.
Danach wird die aus dem Spulenkörper 18 und
der Spule 20 bestehende Baugruppe in das Gehäuse 16 gesteckt
und mit Kunststoff der Ummantelung 23 umspritzt. Dabei
gibt es zwei Möglichkeiten zur
Herstellung der Beabstandung des Magnetkerns 26 und der
Spule 20 bzw. des Spulenkörpers 18. Einerseits
kann ein Zapfen einer Werkzeughälfte
des Spritzgusswerkzeugs, der im wesentlichen der Form des Magnetkerns 26 entspricht,
die Beabstandung herstellen. Dazu ist ein dem Abschnitt 90 entsprechender
Abschnitt etwas länger
ausgebildet. Wird der Magnetkern 26 eingeführt und
verbördelt,
reicht die Schulter 96 nicht bis zur Stirnseite 94.
Andererseits kann auch der hülsenförmige Abschnitt 72 des Zwischenrings 70 die
Stirnseite 94 des Spulenkörpers 18 bzw. der
Spule 20 so überdecken,
dass kein Kunststoff der Ummantelung 23 zwischen die Stirnseite 94 und
die Schulter 96 gelangt.
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Es
muss sich nicht um Kunststoff der Ummantelung 23 bzw. des
Kontaktsteckers 22 handeln. Es kann auch eine andere Form
der Umspritzung gewählt
werden.
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Auch
muss die Schulter 96 nicht direkt vom Material des Spulenkörpers 18 selbst
beabstandet sein. Die Stirseite 94 kann auch von anderem
Kunststoffmaterial, beispielsweise der Ummantelung 23 oder
einer sonstigen Umspritzung, überzogen
sein. Wesentlich ist, dass die Schulter 96 und die Stirnseite 94 beabstandet
sind.