PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19930006B4 22.07.2004
Titel Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Magnetventil
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Sen, Mehmet-Fatih, 71282 Hemmingen, DE;
Pfeiffer, Lothar, 71691 Freiberg, DE
DE-Anmeldedatum 30.06.1999
DE-Aktenzeichen 19930006
Offenlegungstag 18.01.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.07.2004
IPC-Hauptklasse H01F 7/08
Zusammenfassung Es wird ein Elektromagnet (48) mit einer Spule (10, 10a, 10b) und ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromagneten (48) vorgeschlagen. Es sind mindestens zwei Windungen (26) mindestens einer Wicklungslage (28) der Spule (10, 10a, 10b) kurzgeschlossen. Dadurch ist ein einfacher Abgleich der Druck-Strom-Kennlinie eines Magnetventils (46) möglich. Bei dem Verfahren zur Herstellung wird der Elektromagnet (48) nach der Herstellung gemessen. In Abhängigkeit der Messung werden mindestens zwei Windungen (26) der Spule (10, 10a, 10b) so kurzgeschlossen, daß ein für den Elektromagneten (48) vorgegebener Bereich (58) erreicht wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Elektromagneten nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Ein derartig hergestelltes Magnetventil weist einen darin montierten Elektromagneten, der mindestens eine Spule und weichmagnetische Bauteile aufweist, und einen Hydraulikteil auf. Insbesondere bei Magnetventilen wie Proportionalventilen ist die Druck-Strom-Kennlinie ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Die Steigung der Kennlinie wird beeinflußt vom Hydraulikteil und vom Elektromagneten des Magnetventils. Durch chargenbedingte Schwankungen kommt es zu Steigungsänderungen der Druck-Strom-Kennlinie, was teilweise zu Ausschuß führt. Eine bekannte Methode zur Änderung der Steigung ist zum Beispiel ein mechanischer Abgleich durch Verändern des Luftspaltes.

Aus der DE 38 22 627 C2 ist eine Drosselspule für breitbandige Anwendung wie zum Beispiel für den Einsatz als Breitbanddrossel, als Teilwindung eines Übertragers, als Frequenzweiche und dergleichen bekannt. Bei dieser Drosselspule sind einzelne Windungen kapazitiv und/oder induktiv, im wesentlichen aber kapazitiv überbrückt.

Aus der DE 35 39 135 A1 geht eine abgleichbare Luftspule mit Spulenkörper hervor, an der ein Mitnehmer beweglich gelagert ist, der die Wicklung zwecks Induktivitätsablgeichs auseinanderzieht oder zusammendrückt.

Durch diese Maßnahme sollen die Nachteile der aus MEINKE/GUNDLACH, Taschenbuch der HF-Technik, dritte verbesserte Auflage, Springer Verlag, 1968, Seiten 26 bis 34, bekannten Luftspulen behoben werden. Diese Luftspulen, die in Variometern verwendet werden und bei denen ein Induktivitätsabgleich durch Kurzschließen einzelner Windungen erfolgt, sind nicht für den Serieneinsatz geeignet. Durch das Kurzschließen nicht benötigter Windungen wird Sprühen vermieden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils und ein Megnetventil schaffen, mit dem ein einfacher Abgleich möglich ist. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Elektromagneten mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat den Vorteil, daß ein einfacher Abgleich dadurch möglich ist, daß eine bestimmte Zahl an Windungen der Spule mindestens jedoch zwei Windungen wenigstens einer Wicklungslage kurzgeschlossen werden.

Es ist hierbei besonders vorteilhaft, Windungen der äußersten Wicklungslage im Bereich der Mantelflächen bzw. Begrenzungsscheiben durch Verschmelzen beispielsweise Löten oder Laserschweißen oder mit einer Brücke kurzzuschließen.

Die Prozeßsicherheit wird erhöht, indem zwischen die beiden äußersten Wicklungslagen ein Bauteil eingelegt wird. Ist dieses Bauteil elektrisch leitend, kann eine Brücke entfallen und es müssen nicht alle Windungen miteinander verschmolzen werden. Weist das Bauteil einen elektrischen Anschluß auf, der aus dem Spulenkörper herausragt, kann auf einfache Weise eine Anschlußleitung befestigt werden.

Es ist besonders vorteilhaft, ein derartig hergestelltes Magnetventil in einem Druckregler einzusetzen. Dadurch ist ein einfacher Abgleich der Druck-Strom-Kennlinie des Magnetventils möglich.

Für die Fertigung ist es besonders günstig, nach der Herstellung den Elektromagneten zu messen und dann die erforderliche Anzahl an Windungen der Spule kurzzuschließen. Nach der Montage des Elektromagneten und des Hydraulikteils zu einem Magnetventil wird die Druck-Strom-Kennlinie an einem Prüfstand aufgenommen. Dadurch werden zusätzlich die Toleranzen des Hydraulikteils erfaßt. Weicht die gemessene Ist-Druck-Strom-Kennlinie von einem vorgegebenen Bereich ab, so kann ebenfalls ein Abgleich durch Kurzschließen von Windungen erfolgen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 eine Spule eines Elektromagneten in einem Längsschnitt,

2 eine abgewandelte Spule im Längsschnitt,

3 eine weitere abgewandelte Spule im Längsschnitt,

4 der Spulenkörper der Spule nach 3 mit einem Gehäuse in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,

5 ein Magnetventil in einem Längsschnitt und

6 ein Diagramm mit Druck-Strom-Kennlinien.

In der 1 ist eine Spule 10 gezeigt, die für Elektromagnete, insbesondere von Magnetventilen vorgesehen ist. Die Spule 10 weist einen Spulenkörper 12 mit einem hohlen Spulenkern 14 auf, an dessen Stirnseiten 16, 18 je eine Begrenzungsscheibe 20, 22 ausgebildet ist. Auf den Spulenkörper 12 ist eine Wicklung 24 gewickelt.

Wie aus der 1 hervorgeht, sind mindestens zwei Windungen 26 mindestens einer Wicklungslage 28 kurzgeschlossen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind es fünf Windungen 26, wobei es auch mehr oder weniger Windungen 26 sein können. Es ist aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft, die äußerste Wicklungslage 28 voll zu bewickeln, da dadurch ein Aufschwemmen der Wicklung 24 beim Umspritzen unterbunden wird.

Bei der in der 1 dargestellten Spule 10 sind – wie bereits besagt – mindestens zwei Windungen 26 der obersten Wicklungslage 28 kurzgeschlossen, was aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft ist. Die mindestens zwei Windungen 26 sind somit bleibend kurzgeschlossen. Dies wird bei der Wicklung 24 der Spule 10 dadurch realisiert, daß die Windungen 26 miteinander verschmolzen sind. Einfach läßt sich dies durch Verlöten oder Laserschweißen umsetzen.

Wie aus der 2 hervorgeht, sind bei der abgewandelten Spule 10a die Windungen 26 über eine Brücke 30 kurzgeschlossen, die an der ersten und der letzten der kurzzuschließenden Windungen 26 befestigt ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die übrigen dargestellten Teile die gleichen Bezugszeichen aufweisen, wie die Teile der 1 und daß sie den gleichen Aufbau sowie die gleiche Funktion haben.

Bei der abgewandelten Spule 10b nach 3 ist zumindest über einen Teil des Umfangs zwischen den beiden äußersten Wicklungslagen 28, 32 ein im wesentlichen flaches Bauteil 34 angeordnet, das sich zumindest teilweise über die Länge der Spule 10b und somit auch zumindest teilweise über die axiale Länge der Wicklungslagen 28, 32 erstreckt. Dadurch wird eine höhere Prozeßsicherheit in der Fertigung erreicht, da das Kurzschließen im Bereich des Bauteils 34 durchgeführt wird. Dies stellt eine Isolation zu unteren Wicklungslagen 32 dar, so daß diese beim Kurzschließen nicht beschädigt werden können.

Vorteilhafterweise ist das Bauteil 34 elektrisch leitend. Dadurch muß nur die erste und die letzte der kurzzuschließenden Windungen 26 mit dem Bauteil 34 verbunden werden. Es ist zweckmäßig, wenn das Bauteil 34 aus dem Spulenkörper 12 herausragt und einen elektrischen Anschluß aufweist. Dadurch vereinfachen sich die elektrischen Anschlüsse für die Spule 10b.

Es sei darauf hingewiesen, daß die übrigen dargestellten Teile die gleichen Bezugszeichen aufweisen, wie die Teile der 1 und daß sie den gleichen Aufbau sowie die gleiche Funktion haben.

Aus der Explosionsdarstellung der 4 geht hervor, daß die Spule 10, 10a, 10b in einem vorteilhafterweise hülsen- oder topfförmigen Gehäuse 36 angeordnet ist, in dem vorzugsweise ein axialer Schlitz 38 ausgebildet ist. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Fertigung worauf noch eingegangen wird.

Aus der 4 läßt sich weiterhin entnehmen, daß das Bauteil 34 leicht gewölbt ist, so daß es sich an die Wicklungen 28, 32 anschmiegt. Es weist in axialer Richtung einen ersten Abschnitt 40 auf, der der Länge des Spulenkörpers 12 entspricht. In den Begrenzungsscheiben 20, 22 ist am Umfang je eine Aussparung 42 zur Aufnahme des Bauteils 34 ausgebildet. An den ersten Abschnitt 40 des Bauteils 34 schließt sich ein zweiter, vorzugsweise schmalerer Abschnitt 44 an. Dadurch ragt das Bauteil 34 aus dem Spulenkörper 12 heraus und weist mit dem zweiten Abschnitt 44 einen elektrischen Anschluß auf, an den beispielsweise ein Draht angelötet werden kann.

In der 5 ist eine Spule 10 in einem Magnetventil 46, montiert bzw. verwendet gezeigt. Bei dem Magnetventil 46 handelt es sich vorteilhafterweise um ein Proportionalventil, insbesondere einem Druckregler. Das Magnetventil 46 kann jedoch auch als ein 3/2-Wegeventil, ein pulsweitenmoduliertes Magnetventil oder ein Schaltventil ausgebildet sein. Die Spule 10 ist Teil des Elektromagneten 48 des Magnetventils 46. Der Elektromagnet 48 kann auch mehr als eine Spule 10 aufweisen. Die Spule 10 ist in einem Gehäuse 36a des Elektromagneten 48 bzw. des Magnetventils 46 montiert. Das Gehäuse 36a bzw. das Magnetventils 46 weist einen Schlitz 38a auf, der dem Vorgang des Kurzschließens dient. Der Elektromagnet 48 weist außer der Spule 10 und dem Gehäuse 36a noch weichmagnetische Bauteile auf; dies sind im wesentlichen insbesondere ein Polkern 49 und/oder ein Anker 50. Es können jedoch auch andere weichmagnetische Bauteile vorhanden sein. Das Magnetventil 46 hat ferner noch einen Hydraulikteil 51.

In der 6 ist ein Diagram mit drei verschiedenen Druck-Strom-Kennlinien 52, 54, 56 gezeigt, die unterschiedlich steile Steigungen aufweisen. Eine Druck-Strom-Kennlinie 52, 54, 56 gibt den Verlauf des Drucks p an einem Proportionalventil 46 über dem Strom I an. Je größer der Strom I ist desto größer ist der Druck p. Am Anfang und am Ende der Druck-Strom-Kennlinie 52, 54, 56 haben diese einen flacheren Verlauf als im mittleren Teil, dem Arbeitsbereich.

Ein Verfahren zur Herstellung des Elektromagneten 48 weist folgende Schritte auf:

Zunächst wird der Spulenkörper 12 der Spule 10, 10a, 10b mit der Wicklung 24 bewickelt und in das Gehäuse 36 eingebaut. Danach erfolgt die Montage des Polkerns 49 und des Ankers 50, wodurch der Elektromagnet 48 entsteht. Im Anschluß werden die Ist-Werte des Elektromagneten 48 gemessen. Weichen die Ist-Werte von für den Elektromagneten 48 vorgegebenen Soll-Werten ab, so werden in Abhängigkeit der Ist-Werte mindestens zwei Windungen 26 so kurzgeschlossen, daß die für den Elektromagneten 48 vorgegebene Soll-Werte erreicht werden.

Die kurzzuschließenden Windungen 26 werden hierbei miteinander verlötet oder verschweißt. Alternativ werden die Windungen 26 mit einer Brücke 30 kurzgeschlossen. Hierzu kann in den Prüfstand, an dem die Messung durchgeführt wird, eine Bearbeitungsstation integriert werden oder dieser Station nachgeschaltet werden, wo dann das Kurzschließen durchgeführt wird. Der Vorgang des Kurzschließens wird vorteilhafterweise durch den axialen Schlitz 38, 38a im Gehäuse 36 bzw. im Magnetventil 46 hindurch durchgeführt, in dem die Spule 10, 10a, 10b vor dem Messen angeordnet wurde.

Dieser Vorgang, der auch als Abgleichen bezeichnet werden kann, läßt sich somit auf einfache Weise am fertigen Elektromagneten 48 durchführen.

Nach dem Kurzschließen werden die betroffenen Windungen 26, deren Isolierung durch das Kurzschließen abisoliert wurden, vorteilhafterweise wieder isoliert, wodurch die Wicklung 24 geschützt wird. Auch ist es zweckmäßig, den Schlitz 38, 38a nach dem Vorgang des Kurzschließens zu verschließen.

Der Elektromagnet 48 wird vor dem Messen auch schon in das Magnetventil 46 montiert. Dadurch fließen in die Messung oder Messungen auch die Anteile des Hydraulikteils 51 ein. Auf einem Prüfstand werden dann zum Beispiel die Meßwerte der Ist-Druck-Strom-Kennlinie 52 aufgenommen, die zur Verdeutlichung außerhalb des zwischen den Soll-Druck-Strom-Kennlinien 54 und 56 liegenden, vorgegebenen Bereiches 58 verläuft. Magnetventile 46, die Ist-Druck-Strom-Kennlinien aufweisen, die in diesem Bereich 58 verlaufen sind in Ordnung. Bei Elektromagneten 48 von Magnetventilen 46, deren Ist-Druck-Strom-Kennlinien außerhalb des vorgegebenen Bereiches 58 liegen, müssen mindestens zwei Windungen 26 mindestens einer Wicklungslage 28 so kurzgeschlossen werden, daß ein für die Magnetventile 46 vorgegebener Verlauf, der im Bereich 58 liegt, erreicht wird. Die Ist-Druck-Strom-Kennlinie 52 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu steil. Durch ein entsprechendes Kurzschließen von Windungen 26 wird die Ist-Druck-Strom-Kennlinie 52 flacher. Es müssen somit so viele Windungen 26 kurzgeschlossen werden, daß der Bereich 58 erreicht wird.

Es ist also möglich, daß der Elektromagnet 48 zunächst alleine einen ersten Abgleich erfährt und daß nach der Montage im Magnetventil 46 ein Feinabgleich erfolgt oder daß ein Abgleich erst nach der Montage des Elektromagneten 48 mit dem Hydraulikteil 51 zum Magnetventil 46 erfolgt.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils (46), in das ein Elektromagnet (48), der mindestens eine Spule (10, 10a, 10b) und weichmagnetische Bauteile aufweist, und ein Hydraulikteil (51) montiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung des Magnetventils (46) dessen Druck-Strom-Kennlinie (52) gemessen wird und in Abhängigkeit der Ist-Werte mindestens zwei Windungen (26) der Spule (10, 10a, 10b) so kurzgeschlossen werden, daß für das Magnetventil (46) vorgegebene Soll-Werte oder ein Bereich (58) erreicht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbundenen Windungen (26) miteinander verlötet oder verschweißt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbundenen Windungen (26) mit einer Brücke (30) kurzgeschlossen werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (10b) in einem Gehäuse (36, 36a) angeordnet wird, das einen Schlitz (38, 38a) für den Vorgang des Kurzschließens aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (38, 38a) nach dem Vorgang des Kurzschließens verschlossen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzgeschlossenen Windungen (26) wieder isoliert werden.
  7. Magnetventil (46) hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Magnetventil (36) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (48) ein Druckregler, ein 3/2-Wegeventil, ein pulsweitenmoduliertes Magnetventil oder ein Schaltventil ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com