DE4332948A1 - Elektromagnetventil, insbesondere Schaltventil für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil, insbesondere einem Schaltventil für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Elektromagnetventile sind beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 43 01 670 be­ kannt. Bei Elektromagnetventilen dieser Art erfolgt die Verbindung von Ventilanschlußteil und Magnetgehäuse durch einen Bördelvorgang, indem Teile des Magnetmantels um den Anschlußflansch des Ventilan­ schlußteils gebogen werden. Dabei muß das Magnetgehäuse, das in der Regel als Drehteil oder Tiefziehteil gefertigt ist, immer so gestal­ tet sein, daß an der offenen Gehäuseseite ein Bördelkragen ausgebil­ det ist. Darüberhinaus können im Betrieb des Elektromagnetventils Schwierigkeiten auftreten, die durch den Bördelvorgang hervorgerufen werden. So kann es einerseits während des Umbördelns, d. h. während des Biegevorganges des metallischen Magnetgehäuses zu einer Spanbil­ dung kommen, wobei diese Späne in den Druckmittelkreislauf gelangen können. Weiterhin treten bei derartigen Bördelverbindungen in eini­ gen Fällen Undichtigkeiten auf, die im Betrieb des Elektromagnetven­ tils störend sein können oder sogar zu dessen Ausfall führen. Auf­ grund der starken Verformung des metallischen Magnetgehäuses im Be­ reich der Bördelverbindung können Risse auftreten.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil, insbesondere Schaltventil für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Verbindung von Magnetgehäuse und Ventilanschlußteil auf kosten­ günstige und fertigungstechnisch einfache Weise möglich ist, ohne daß Verformungen des Magnetgehäuses erforderlich sind. Ein Bördel­ kragen wird nicht benotigt. Die Verbindung zwischen Ventilanschluß­ teil und Magnetgehäuse erfolgt über den Kunststoffkörper, in den das Magnetgehäuse eingebettet ist und kann durch kostengünstige, ferti­ gungstechnisch einfache und automatisierbare Verfahren wie Ultra­ schallschweißen, Ultraschalleinbetten oder Kleben erfolgen.

Im Hinblick auf eine gute und dauerfeste Verbindung des Ventilan­ schlußteils mit dem Magnetgehäuse bzw. dem Kunststoffkörper ist es vorteilhaft, wenn der Anschlußflansch im wesentlichen kreiszylin­ drisch ausgebildet ist, da dann ein gleichmäßiger Spannungsverlauf im Verbindungsbereich möglich ist.

Insbesondere wenn der Anschlußflansch des Ventilanschlußteils bzw. das gesamte Ventilanschlußteil aus einem thermoplastischen Kunst­ stoff besteht, kann dieser einfach und kostengünstig hergestellt werden und die Verbindung mit dem Kunststoffkörper des Magnetge­ häuses durch Ultraschallschweißen ist besonders wirkungsvoll.

Beim Ultraschalleinbetten ist es vorteilhaft, wenn im Außenumfang des Anschlußflansches Vertiefungen ausgebildet sind, in die beim Ultraschalleinbetten Material des Kunststoffkörpers eindringen kann, um somit eine feste Verbindung (Formschluß) herzustellen. In diesem Fall kann der Anschlußflansch bzw. das gesamte Ventilanschlußteil auch aus metallischen Werkstoffen, wie zum Beispiel Aluminium ge­ fertigt sein.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Magnetkern wie das Magnetge­ häuse aus einem tiefgezogenen Metallteil besteht, da tiefgezogene Metallteile einfacher und kostengünstiger herzustellen sind als funktionsgleiche Drehteile. Außerdem entfällt ein für den magneti­ schen Fluß störender Nebenluftspalt wenn statt 2 Teilen 1 Teil ver­ wendet wird.

Insbesondere wenn der Magnetkern hohlzylindrisch ausgebildet ist und an seiner Innenseite mit Kunststoff beschichtet ist, wobei dieser Kunststoff mit dem Kunststoffkörper verbunden ist, werden Leckagen des Druckmittels entlang der Kontaktstelle vollig vermieden. Druck­ mittel kann dann nicht mehr, wie bei herkömmlichen Elektromagnetven­ tilen, über einen Spalt zwischen Magnetkern und Spulenkörper dringen. Bei einem Magnetkern aus einem tiefgezogenen Metallteil ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Bodenelement des Magnetgehäuses mit angeformt wird. Dadurch wird die Montage des Elektromagnetven­ tils vereinfacht und die Konstruktion wird kostengünstiger.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be­ schreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt ein erfin­ dungsgemäßes Elektromagnetventil im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Zeichnung ist mit 10 das Magnetgehäuse des Elektromagnetven­ tils bezeichnet, das etwa topfförmig ausgebildet ist und an seinem Umfang mehrere Durchbrüche 11 aufweist. Im Boden 12 des Magnetge­ häuses 10 ist eine zentrale Öffnung 13 ausgebildet. Im Inneren des Magnetgehäuses 10 ist eine Magnetspule 14 samt Spulenkörper 15 ange­ ordnet. Der Spulenkörper 15 hat an seiner einen Stirnseite einen ringförmigen Fortsatz 16, der in die Öffnung 13 des Bodens 12 ragt. Die Magnetspule 14 bzw. der Spulenkörper 15 umgeben einen hohlzylin­ drischen Magnetkern 18, an dessen unterer Stirnseite ein nach außen ragendes Bodenelement 19 angeordnet ist. Dieses Bodenelement 19 ver­ schließt die offene Seite des Magnetgehäuses 10. Der Magnetkern 18 hat in seinem dem Boden 12 zugewandten Bereich einen Abschnitt 20 geringeren Durchmessers, der bis in die Öffnung 13 ragt. Im Bereich der Öffnung 13 ist der Abschnitt 20 geringeren Durchmessers des Magnetkerns 18 durch einen Deckel 21 mit einer durchgehenden Bohrung 22 abgeschlossen.

Das Magnetgehäuse 10 mit Boden 12 und der Magnetkern 18 mit Deckel 21 und Bodenelement 19 sind beide auf einfache und kostengünstige Weise als Tiefziehbauteile gefertigt. Zur Verbindung von Magnetge­ häuse 10, Magnetkern 18 samt Bodenelement 19 und Magnetspule 14 so­ wie Spulenkörper 15 sind diese in einen Kunststoffkörper 23 einge­ bettet. Dieser Einbettungsvorgang erfolgt auf an sich bekannte Weise durch Einlegen der zuvor beschriebenen Teile in eine Spritzgießform und Umspritzen mit einem Spritzkunststoff. Durch die Durchbrüche 11 im Magnetgehäuse 14 kann damit eine feste und wärmeleitende Verbin­ dung zur Magnetspule 14 geschaffen werden. Der Magnetkern 18 ist im Bereich seines Innenraumes 24 ebenfalls mit der Kunststoffmasse 25 beschichtet, wobei ein durchgehender, mit der Bohrung 22 im Deckel 21 verbundener Druckmittelkanal 27 verbleibt. Über Durchbrüche 28 im Magnetkern 18 besteht eine Verbindung zur Magnetspule 14 bzw. zum Spulenkörper 15, so daß eine dichte Einbettung bzw. Verbindung zur Kunststoffmasse 25 möglich ist. Die Kunststoffmasse 25 im Inneren des Magnetkerns 18 ist mit dem Kunststoffkörper 23 verbunden, wobei auch das Bodenelement 19 eingebettet ist.

Der Kunststoffkörper 23 hat im Bereich des Bodens 12 des Magnetge­ häuses 10 einen vorragenden, umlaufenden Rand 30. Durch diesen um­ laufenden Rand 30 des Kunststoffkörpers 23 wird ein etwa zylin­ drischer Raum 31 oberhalb der Außenseite des Bodens 12 begrenzt. An den Kunststoffkörper 23 ist weiterhin ein Befestigungselement 29 für den Einbau des Magnetventils angeformt.

In den Raum 31 innerhalb des umlaufenden Randes 30 des Kunststoff­ körpers 23 ist der etwa kreiszylindrische Anschlußflansch 32 eines Ventilanschlußteils 33 so eingesetzt, daß seine Stirnseite 34 am Bo­ den 12 anliegen kann.

In der dem Boden 12 zugewandten Stirnseite 34 des Anschlußflansches 32 ist eine etwa kreiszylindrische Vertiefung 35 ausgebildet, von deren Grund eine Ringnut 36 ausgeht. Diese ist über einen das Ven­ tilanschlußteil 33 durchdringenden Längskanal 37 mit einem Ver­ braucher verbunden, dessen Anschluß mit A bezeichnet ist. Der von der Ringnut 36 umschlossene Fortsatz 38 wird von einer Längsbohrung 39 durchdrungen, die der Bohrung 22 im Magnetkern 18 gegenüberliegt und mit einem Querkanal 40 im Ventilanschlußteil 33 verbunden ist. Dieser Querkanal 40 steht mit einer Druckmittelquelle in Verbindung, deren Anschluß mit P bezeichnet ist.

Der durch die Vertiefung 35 im Anschlußflansch 32 und den Boden 12 umschlossene Raum dient als Ankerraum 42, in dem ein scheibenförmi­ ger Magnetanker 43 geführt ist. Dieser Magnetanker 43 hat eine mittige Bohrung 44, in die ein kugelförmiges Ventilglied 45 einge­ preßt ist. Dieses Ventilglied 45 wirkt mit der Bohrung 39 im Ventil­ anschlußteil 33 bzw. der Bohrung 22 im Magnetkern 18 zusammen. Die jeweils in den Ankerraum 42 weisenden Enden der Bohrungen 39 bzw. 22 sind demzufolge als Ventilsitze ausgebildet.

Der Magnetanker 43 wird an seiner der Magnetspule 14 zugewandten Stirnseite von einer Feder 46 beaufschlagt, die den Abschnitt 20 ge­ ringeren Durchmessers des Magnetkerns 18 umfaßt und an der durch den Übergang zum größeren Außendurchmesser gebildeten Stufe 47 anliegt. Durch diese Feder 46 wird der Magnetanker in Richtung auf das Ven­ tilanschlußteil 33 gedrückt, so daß das Ventilglied 45 am Ventilsitz der Längsbohrung 39 anliegt.

Das Ventilanschlußteil 33 und das Magnetgehäuse 10 sind über den Kunststoffkörper 23 miteinander verbunden. Dazu sind die angrenzen­ den Umfangsflächen des Anschlußflansches 32 und des umlaufenden Ran­ des 30 des Kunststoffkörpers 23 auf an sich bekannte Weise fest mit­ einander verbunden, zum Beispiel durch Ultraschallschweißen, Ultra­ schalleinbetten oder Kleben.

Insbesondere wenn das Ventilanschlußteil 33 oder zumindest sein An­ schlußflansch 32 aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt ist, ist eine Verbindung mit dem Rand 30 durch Ultraschallschweißen besonders günstig.

Eine Verbindung ist jedoch auch möglich, wenn das Ventilanschlußteil 33 bzw. der Anschlußflansch 32 aus anderen Werkstoffen besteht, wie zum Beispiel Aluminium oder anderen Metallen. Um in diesem Fall eine gute und dauerfeste Verbindung durch Ultraschalleinbetten zu ermög­ lichen, sind im Außenumfang des Anschlußflansches 32 ringförmige Nuten 49 ausgebildet, deren Volumen etwas kleiner ist, als das beim Einbetten aufgeschmolzene.

Die Nuten sind radial derart gestuft, daß sich zuerst die untere Nut mit kleinerem Durchmesser und dann die darüberliegende mit größerem Durchmesser füllt. In diese Nuten kann beim Ultraschalleinbetten Material des Kunststoffkörpers 23 bzw. des umlaufenden Randes 30 eingebettet werden, so daß eine dauerhafte und hochfeste Verbindung entsteht. Dabei ist es sinnvoll am Anschlußflansch 32 eine von der Stirnseite 34 zum Außenumfang weisende umlaufende Schräge 50 auszu­ bilden, um das Eindringen von Kunststoffschmelze zwischen Anschluß­ flansch 32 und Boden 12 zu verhindern und den Flansch zu zen­ trieren.

Das beschriebene Elektromagnetventil ist als 3/2-Ventil ausgeführt, dessen Wirkungsweise an sich bekannt ist und hier nicht näher er­ läutert wird.

Durch die beschriebene Ausbildung des Magnetgehäuses 10 und des Kunststoffkörpers 23 wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau eines Elektromagnetventils ermöglicht. Durch diese Ausbildung des Gehäuses ist ein baukastengerechter Aufbau eines Elektromagnetven­ tils möglich, bei dem beispielsweise durch Austausch des Ventilan­ schlußteils und/oder der Magnetankerbaugruppe ein veränderter Ven­ tilaufbau bzw. eine abgewandelte Ventilfunktion möglich sind.

Durch den beschriebenen Aufbau des umlaufenden Randes 30 des Kunst­ stoffkörpers 23 ergibt sich weiterhin ein wesentlicher Vorteil im Hinblick auf eine Entlastung der Verbindungsstelle zwischen Magnet­ gehäuse 10 und Ventilanschlußteil 33. Im Einbauzustand des Elektro­ magnetventils, sofern dieses beispielsweise als Schaltventil in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist, wird das Ventil mit seinem Ventilanschlußteil 33 in eine entsprechende Aufnahmebohrung eingesetzt und durch Hintergreifen des Befestigungs­ abschnittes 29 durch eine nicht dargestellte Befestigungsfeder ge­ halten. Die dadurch exzentrisch angreifende Klemmkraft und/oder Schwingungsbeanspruchungen können sich an der Stirnseite des umlau­ fenden Randes abstützen. Damit wird die Verbindungsstelle zwischen Anschlußflansch 32 und umlaufendem Rand 30 entlastet. Bei herkömm­ lichen Elektromagnetventilen dieser Bauart erfolgt die Abstützung am Anschlußflansch, da am umgebördelten Bereich des Magnetgehäuses keine definierte Abstützung möglich war.

Die Ausbildung des Magnetgehäuses 10 und des Magnetkerns 18 als tiefgezogene Metallteile bzw. als Stanz-Ziehteile führt zu erheb­ lichen Kosteneinsparungen gegenüber einer Ausbildung als Drehteil. Durch diese Ausbildung ist eine spanlose Fertigung möglich, so daß ein eventueller betriebsgefährdender Spananfall beim Herstellen der den Magnetkern durchdringenden Bohrung entfällt.

Eine bei herkömmlichen Elektromagnetventilen dieser Art teilweise auftretende Leckage zwischen Spulenkörper und Magnetkern wird durch die beschriebene Einbettung in den Kunststoffkörper 23 und die an der Innenseite des Magnetkerns 18 aufgebrachte Kunststoffmasse 25 vermieden.

Bei herkömmlichen Elektromagnetventilen dieser Art war aufgrund der eingangs dargestellten Ausbildung des Bördelrandes ein zusätzliches Flußleitelement nötig, um einen magnetischen Rückschluß zu ermög­ lichen. Bei dem beschriebenen Elektromagnetventil wird diese Funk­ tion durch den Boden 12 des Magnetkerns 10 erfüllt, wobei durch den einstückigen Aufbau eine erhebliche Vereinfachung der Handhabung auftritt. Der magnetische Wirkungsgrad des Elektromagneten wird da­ mit erhöht, da es zu keinen magnetischen Verlusten in Luftspalten bei zweiteiliger Gehäuseausbildung kommt. Darüber hinaus war bei der­ artigen herkömmlichen Elektromagnetventilen die Auflage des Fluß­ leitelementes am Magnetgehäuses oft zu ungenau. Beim Bördeln des Magnetgehäuses könnte es zu Verschiebungen, Verbiegungen (Setzen) und damit Hubänderungen kommen. Durch das beschriebene Elektro­ magnetventil und durch die Anlage des Anschlußflansches 32 am Boden 12 wird eine definierte räumliche Zuordnung geschaffen, die auch durch den Verbindungsvorgang nicht verändert wird. Dadurch läßt sich insbesondere in der Serienfertigung des Elektromagnetventils eine hohe Qualität mit genauen und konstanten Abmessungen gewährleisten.

Claims (11)

1. Elektromagnetventil, insbesondere Schaltventil für Automatikge­ triebe von Kraftfahrzeugen, mit einem Magnetgehäuse (10), das zu­ mindest teilweise in einen Kunststoffkörper (23) eingebettet ist und eine Magnetspule (14) und einen Magnetkern (18) aufnimmt, die über einen Magnetanker (43) mit einem Ventilglied (45) zusammenwirken und mit dem ein Ventilanschlußteil (33) mit Druckmittelkanälen (37, 36, 39, 40) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunst­ stoffkörper (23) einen das Magnetgehäuse (10) überragenden umlaufen­ den Rand (30) hat, der einen Anschlußflansch (32) des Ventilan­ schlußteils (33) umragt, und daß der umlaufende Rand (30) des Kunst­ stoffkörpers (23) und der Anschlußflansch (32) im Bereich ihrer an­ grenzenden Umfangsflächen miteinander verbunden sind.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Anschlußflansch (32) des Ventilanschlußteils (33) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des umlaufenden Randes (30) und des Anschlußflansches (32) durch eine Ultraschallverschweißung oder im Fall eines Metall­ flansches durch Ultraschalleinbetten erstellt ist.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Anschlußflansch (32) des Ventilanschlußteils (33) aus einem metallischen Werkstoff besteht, und daß die Verbindung des um­ laufenden Randes (30) und des Anschlußflansches durch Ultra­ schall-Einbetten erfolgt ist.

5. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anschlußflansch (32) im wesentlichen kreis­ zylindrisch ist.

6. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Außenumfang des Anschlußflansches (32) Ver­ tiefungen (49) ausgebildet sind.

7. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Magnetkern (18) aus einem tiefgezogenen Metallteil besteht.

8. Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (18) und das Bodenelement (19) als einstückiges Bau­ element ausgebildet sind.

9. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Magnetkern (18) hohlzylindrisch ist und an seiner Innenseite (24) zumindest teilweise mit einer Kunststoffmasse (25) bedeckt ist, die mit dem Kunststoffkörper (23) des Magnetge­ häuses (10) verbunden ist.

10. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Magnetkern (18) an seiner dem Magnetanker (43) abgewandten Seite ein Bodenelement (19) des Magnetgehäuses mit angeformt ist.

11. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das Magnetgehäuse (10) samt Boden (12) als ein­ stückiges tiefgezogenen Metallteil ausgebildet sind.