DE10205074A1

DE10205074A1 - Elektromagnetisches Ventil

Info

Publication number: DE10205074A1
Application number: DE2002105074
Authority: DE
Inventors: Horst Rott; Bruno Schneider; Wolfgang Lukasczyk
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-21
Also published as: WO2003067132A1; EP1472481A1

Abstract

Offenbart ist ein elektromagnetisches Ventil mit einem Ventilgehäuse und einem Polrohr und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils, wobei das Ventilgehäuse und das Polrohr über eine Umformkraft gefügt sind, die radial von innen nach außen aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils nach Patentanspruch 9.
Bekannte elektromagnetische Ventile mit einem Ventilgehäuse und einem Polrohr eines Elektromagneten sind entweder einstückig oder zweistückig, d. h. mit einstückigem Polrohr und Ventilgehäuse oder mit getrennt voneinander gefertigten und anschließend gefügten Ventilgehäusen und Polrohren, ausgebildet.
Die zweistückig ausgebildeten Ventile können prinzipiell über einen formschlüssigen Umformvorgang wie Verstemmen, Bördeln oder durch Verschrauben gefügt werden. Der Vorteil des Verstemmens gegenüber dem Verschrauben besteht im wesentlichen in einer einfacheren Fertigung und in einem Wegfall von Dichtelementen zur Aufrechterhaltung eines druckdichten Betriebs. Da eine spätere Trennung des Ventilgehäuses von dem Polrohr meist nicht vorgesehen ist, ist eine Schraubverbindung unter fertigungstechnischen und kostenrelevanten Gesichtspunkten häufig nicht zu rechtfertigen. Noch kostenintensiver, da aus fertigungstechnischer Sicht noch aufwendiger herzustellen als eine Schraubverbindung, sind die einstückig ausgebildeten Ventile.

Fig. 1, auf die bereits hier Bezug genommen sei, zeigt ein zweistückig ausgebildetes Ventil 2, das aus der DE 199 46 996 A1 bekannt ist. Bei dieser bekannten Lösung hat ein Polrohr 4 einen konisch erweiterten Endabschnitt 6, der durch Umbördeln oder Verstemmen einer umlaufenden Ventilgehäuselippe 8 formschlüssig mit einem Ventilgehäuse 10 verbunden ist. Dabei erfolgt die Umformung durch Aufbringen einer Umformkraft, die radial von außen nach innen gerichtet an der Ventilgehäuselippe 8 angreift und somit der konisch erweiterte Endabschnitt 6 zwischen einer radial innenliegenden Schulter 12 des Ventilgehäuses 10 und der radial außenliegenden Ventilgehäuselippe 8 eingeklemmt ist.

Ein anderes bekanntes zweistückig ausgebildetes Ventil ist in der DE 41 31 384 A1 offenbart. Dabei ist ein Ventilgehäuse axial in einer Aufnahme mit einer in Axialrichtung radial umlaufenden Lippe eines Polrohrs angeordnet und über Verstemmen der Lippe radial von außen nach innen mit einer Ringnut des Polrohrs verstemmt.

Nachteilig an den bekannten Ventilen bzw. Verfahren ist die Art und Weise des Verstemmens. Und zwar erfolgt die Verbindung meist über dünnwandige und entsprechend kurze umgebördelte Lippenabschnitte des Ventilgehäuses oder des Polrohrs. Insbesondere die Polrohre neigen jedoch aufgrund ihrer geringen Wandstärke leicht zum Einbeulen oder Einreißen bei der Montage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektromagnetisches Ventil und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils zu schaffen, das die vorgenannten Nachteil beseitigt und einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektromagnetisches Ventil mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 9.

Ein erfindungsgemäßes elektromagnetisches Ventil sieht ein Ventilgehäuse und ein Polrohr des Elektromagneten vor, wobei das Polrohr abschnittsweise in einer Aufnahme des Ventilgehäuses angeordnet ist und über einen formschlüssigen Umformvorgang, vorzugsweise Verstemmen, mit dem Ventilgehäuse gefügt ist. Erfindungsgemäß ist bei dem Verstemmen eine Umformkraft auf das Polrohr aufgebracht, die radial von innen nach außen gerichtet ist, so daß das Polrohr radial nach außen gegen das Ventilgehäuse verstemmt ist.

Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Ventil ist, daß durch das radiale Aufbringen einer Umformkraft von innen nach außen selbst sehr dünnwandige Polrohre verstemmbar sind. D. h. durch die radial nach außen gerichtete Umformung kann das Polrohr nicht einbeulen, so daß eine ordnungsgemäße Funktion des Elektromagneten gewährleistet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Polrohr in dem zu verstemmenden Endabschnitt eine radial nach innen vorspringende Innenschulter auf, an der ein Umformwerkzeug ansetzbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die radial von innen nach außen gerichtete Umformkraft über ein Umformwerkzeug mit konisch ausgebildetem Kopfabschnitt, das in Längsrichtung in das Polrohr getrieben wird, aufgebracht. Dabei wird der Kopfabschnitt des Umformwerkzeugs gegen die Innenschulter des Endabschnitts des Polrohrs gedrückt, so daß dieser radial von innen nach außen in der Ringnut der Aufnahme des Ventilgehäuses verstemmt wird.

In kinematischer Umkehr kann das Ventilgehäuse auch mit einem Abschnitt in das Polrohr eintauchen, so daß das Ventilgehäuse gegen einen radial außenliegenden Teil des Polrohrs verstemmbar ist.

Bei einem bevorzugtem Verfahren ist das Umformwerkzeug ein per se bekannter Spreizdorn.

Durch das Eintreiben des Umformwerkzeugs in das Polrohr erfolgt eine Selbstzentrierung des Umformwerkzeugs in dem Polrohr sowie eine Zentrierung des Polrohrs in der Aufnahme des Ventilgehäuses.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Verfahrensvarianten sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils und Verfahrens anhand von schematischen Darstellung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein bekanntes elektromagnetisches Ventil mit einem in einem Ventilgehäuse verstemmten Polrohr,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Umformbereich eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Ventils und
Fig. 3 einen Längsschnitt in Anlehnung an Fig. 2 mit einem eingeführten Umformwerkzeug.
Bei der folgenden Beschreibung werden für einander entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie bei der zuvor erläuterten Fig. 1 verwendet.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Umformbereich 14 eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Ventils 2 mit einem Ventilgehäuse 10 und einem Polrohr 4 eines nicht dargestellten Elektromagneten, die über einen Umformvorgang, vorzugsweise Verstemmen, miteinander verbunden sind.
Das Polrohr 4 ist abschnittsweise in einer etwa zylindrischen Aufnahme 16 des Ventilgehäuses 10 angeordnet, wobei es mit einem Endabschnitt 6 axial an einer Stirnfläche 18 einer Radialstufe 40 der Aufnahme 16 abgestützt ist. Der Endabschnitt 6 weist im Abstand zur Stirnfläche 18 eine radial nach innen vorspringende Innenschulter 20 auf, die von einer ersten radialen Ringfläche 22 und einer zweiten radialen Ringfläche 24 begrenzt ist. Dabei ist die Innenschulter 20 in Richtung der Stirnfläche 18 über ihre erste Ringfläche 22 konisch erweitert und über ihre von der Stirnfläche 18 abgewandte zweite Ringfläche 24 konisch verjüngt.
Im Bereich des Endabschnitts 6 des Polrohrs 4 ist in der zylindrischen Aufnahme 16 eine Ringnut 26 mit einer konisch verlaufenden Schrägfläche 28 ausgebildet und die Ringnut 26 in Axialrichtung durch die Stirnfläche 18 der Radialstufe 40 begrenzt. Idealerweise ist die Stirnfläche so ausgebildet, daß der Endabschnitt 6 des Polrohrs 4 sowohl im eingesetzten Zustand (gestrichelt), d. h. vor einem Umformvorgang, als auch im umgeformten Zustand axial an der Stirnfläche 18 abgestützt ist.
Durch einen radial von außen nach innen gerichteten Umformvorgang wird der Endabschnitt 6 des Polrohrs 4 an einer Umformkante 30 im Übergangsbereich der zylindrischen Aufnahme in der Schrägflache 28 der Ringnut 26 des Ventilgehäuses 10 radial aufgeweitet, so daß Umfangswandungen des Endabschnitts 6 in die Ringnut 26 eintauchen und sich eine axiale ringförmige Pressfläche 32 und eine stirnseitige ringförmige Pressfläche 34 ergeben über die der Endabschnitt 6 axial und radial an Innenwandungen der Ringnut 26 anliegt.
Aufgrund der im Vergleich zum ansonsten dünnwandigen Polrohr 4 großen Materialsammlung im Endabschnitt 6 des Polrohrs 4, d. h. im umzuformenden Bereich, ist ein Einreißen des Polrohrs 4 durch den Umformvorgang vermeidbar. Dabei ist ein derartig guter Formschluß zwischen den Umfangswandungen des Endabschnitts 6 des Polrohrs 4 und den Innenwandungen der Ringnut 26 erzielbar, daß keine Dichtelemente für einen druckdichten Betrieb notwendig sind.
Bei besonders hohen Drücken kann ein nicht dargestellter Dichtring in einem Abschnitt der Aufnahme 16 zwischen einer radialen Außenfläche des Polrohr 4 und einer radialen Innenfläche des Ventilgehäuse 10 eingesetzt werden.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ventil 2 nach Fig. 2 mit einem im Polrohr 4 angeordneten Umformwerkzeug 36. Das Umformwerkzeug 36 ist vorzugsweise ein per se bekannter Spreizdorn mit einem konischen Kopfabschnitt 38. Dieser wird zunächst von der vom Ventilgehäuse 10 entfernten Seite axial in das Polrohr 4 derart eingeführt, daß noch kein Verstemmen des Endabschnitts 6 in der Ringnut 26 des Ventilgehäuses 10 erfolgt ist. D. h. der Kopfabschnitt 38 ist in Eintreibrichtung kurz vor der Innenschulter 20 positioniert. Bei weiterem Eintreiben des Spreizdorns 22 wird sein Kopfabschnitt 38 gegen die zweite Ringfläche 24 der Innenschulter 20 gedrückt, so daß aufgrund einer Keilwirkung radial nach außen gerichtete Kraftkomponenten entstehen, die eine Umformung des Endabschnitts 6 bewirken. D. h. der Endabschnitt 6 wird konisch aufgeweitet und somit mit seinen Umfangswandungen gegen die Innenwandungen der Ringnut 26 verstemmt, wodurch sich zumindest eine axiale und eine radiale ringförmige Pressfläche 32, 34 zwischen den Umfangswandungen des Endabschnitts und den Innenwandungen der Ringnut 26 ergeben.
Es ist vorstellbar, den Spreizdorn 36 mit zumindest einer radial ausfahrbaren Spreizbacke zu versehen, so daß der Spreizdorn 36 erst axial gegenüber der Innenschulter 20 des Polrohrs 4 positioniert ist und anschließend durch radiales Ausfahren der Spreizbacke beispielsweise über einen Spreizkeil das Verstemmen des Endabschnitts 6 des Polrohrs 4 erfolgt.
Das erfindungsgemäße Ventil 2 bzw. Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils 2 ist insofern vorteilhaft, als das ein Ventilgehäuse 10 fertigungstechnisch einfach und kostengünstig mit einem Polrohr 4 dauerhaft und druckdicht fügbar ist. Bedingt durch das erfindungsgemäße Aufbringen einer Umformkraft radial von innen nach außen, erfolgt durch das Eintreiben eines Umformwerkzeugs 36 sowohl eine Selbstzentrierung des Umformwerkzeugs 36 in dem Polrohr 4 als auch eine Zentrierung des Polrohrs 4 in dem Ventilgehäuse 10, so daß Beschädigungen der Fügeverbindungselemente wie zum Beispiel die Innenschulter 20 bzw. schief verstemmte Ventilgehäuse 10 und Polrohre 4 vermieden werden.
Offenbart ist ein elektromagnetisches Ventil mit einem Ventilgehäuse und einem Polrohr und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils, wobei das Ventilgehäuse und das Polrohr über eine Umformkraft gefügt sind, die radial von innen nach außen aufgebracht ist. Bezugszeichenliste 2 elektromagnetisches Ventil
4 Polrohr
6 Endabschnitt
8 Lippe
10 Ventilgehäuse
12 Schulter
14 Umformbereich
16 zylindrische Aufnahme
18 Stirnfläche
20 Innenschulter
22 erste Ringfläche
24 zweite Ringfläche
26 Ringnut
28 Schrägfläche
30 Umformkante
32 ringförmige Pressfläche
34 ringförmige Pressfläche
36 Umformwerkzeug
38 Kopfabschnitt
40 Radialstufe

Claims

1. Elektromagnetisches Ventil mit einem Ventilgehäuse (10), das durch einen Umformvorgang formschlüssig mit einem Polrohr (4) eines Elektromagneten gefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Polrohr (4) oder das Ventilgehäuse (10) über eine Umformkraft verstemmt sind, die radial von innen nach außen gerichtet ist.

2. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) abschnittsweise das Polrohr (4) umschließt und das Polrohr (4) mit Umfangswandungen an axialen und radialen Innenwandungen des Ventilgehäuses (10) anliegt.

3. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polrohr (4) eine radial nach innen vorspringende Innenschulter (20) aufweist, an der ein Umformwerkzeug (36) ansetzbar ist.

4. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschulter (20) in Eintreibrichtung des Umformwerkzeugs (36) konusartig verjüngt ist.

5. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) eine Ringnut (26) aufweist, in die ein Endabschnitt (6) des Polrohrs (4) aufgenommen ist.

6. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (26) zumindest eine konisch verlaufende Ringfläche (28) aufweist.

7. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (26) in Axialrichtung durch eine Stirnfläche (18) einer Radialstufe (40) begrenzt ist, an der das Polrohr (4) axial abstützbar ist.

8. Elektromagnetisches Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügeverbindung des Ventilgehäuses (10) mit dem Polrohr (4) derart druckdicht ist, daß keine Dichtelemente notwendig sind.

9. Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Ventils mit einem Ventilgehäuse (10) und einem Polrohr (4) eines Elektromagneten, mit den Schritten:

- Einsetzen des Polrohrs (4) in das Ventilgehäuse (10),

- Einführen eines Umformwerkzeugs (36) in das Polrohr (4) und

- Aufbringen einer Umformkraft über das Umformwerkzeug (36), so daß das Polrohr (4) radial von innen nach außen gegen das Ventilgehäuse (10) verstemmt wird.

10. Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Ventils (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformwerkzeug (36) ein Spreizdorn ist.