用于制造电磁阀的阀衔铁的方法、阀衔铁和电磁阀与流程

1.本发明涉及用于制造电磁阀的阀衔铁的方法、阀衔铁和电磁阀。


背景技术：

2.已知电磁阀、特别是升降式衔铁阀，其设置有阀衔铁，该阀衔铁经由驱动器线性运动，并且该阀衔铁在一端部上具有弹性体密封件，该弹性体密封件与阀座共同作用，以允许或中断流体流。
3.这种阀衔铁通常在切削加工方法中制造。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：加快用于电磁阀的阀衔铁的制造过程并降低制造成本。
5.所述目的通过用于制造电磁阀的阀衔铁的方法得以实现，所述阀衔铁具有衔铁体和紧固在其上的弹性体密封件，所述方法具有以下步骤。将柱形坯件在冷成型过程中成型为衔铁体的最终轴向长度尺寸，其中，在坯件的一端部上生成盲孔并且生成围绕该盲孔的阀座侧端面。在盲孔的内周侧上对弹性体密封件进行硫化。
6.硫化被理解为，在构件中的、即在此在衔铁体中的弹性体密封件的弹性体材料在其最终位置被硫化，其中，进行弹性体材料的交联和固化。
7.在此可以加热工具，使得从工具传递到坯件上的热能支持硫化过程。
8.已经证实，利用根据本发明的方法可以将制造时间减少多达10倍，特别是在阀衔铁具有几毫米至几厘米范围内的小尺寸的情况下。
9.成品电磁阀的阀升程在此例如可以约为0.4mm。
10.坯件例如是具有约8mm至20mm的尺寸的实心柱体、特别是圆柱体，即没有初始通孔的柱体。
11.作为材料可以使用磁性金属、例如不锈钢1.4113。
12.衔铁体优选是一件式的，因而整个阀衔铁仅由两个部件构成、即衔铁体和弹性体密封件。
13.在正常情况下，除了冷成型步骤以及插入、必要情况下弹性体密封件的硫化和成形之外，不需要另外的加工步骤来完成阀衔铁。
14.优选地，在冷成型过程期间将坯件沿着阀衔铁的纵向方向镦锻，其中，衔铁体的长度设立为预定的最终长度尺寸。在这种情况下可能的是，遵守约0.15mm的公差。没有用于长度适配的最终切削或切除过程。
15.镦锻可以通过多个成型步骤或在唯一成型步骤中在冷成型的任意合适的时间点执行。例如，它可以是倒数第二个或最后一个成型步骤。
16.弹性体密封件在衔铁体的盲孔中的附着可以通过以下方式增强：在成型过程中在盲孔的内周侧上产生构成侧凹的凸起。弹性体密封件则在该凸起的两侧沿轴向方向延伸，因而凸起可以可靠地防止弹性体密封件沿轴向方向的运动。特别是不需要在内周侧与弹性
体密封件之间引入粘附剂，这进一步缩短了制造时长。
17.例如，盲孔可以设计为，使得填充盲孔的弹性体材料的约三分之一位于侧凹中。
18.从制造技术来看，当凸起在周向方向上环绕地延伸是有利的。
19.术语轴向方向、周向方向和径向方向在此总是与阀衔铁的纵向方向有关。
20.为了产生侧凹，例如在第一步骤中通过在轴向方向上可线性移动的第一工具将盲孔的邻接内周面的材料区段与在径向上在外部与其邻接的区段在端面上通过产生槽来间隔开。在第二步骤中，利用在轴向方向上可线性移动的第二工具将材料区段径向向内并且同时在轴向上朝向盲孔的底部变形，从而构成凸起，该凸起沿周向环绕并且径向向内突出。可以说，材料区段被第二工具向盲孔的底部的方向径向向内翻折。
21.在成型期间，第二工具可以贴靠在盲孔的内周侧上、特别是贴靠在凸起的径向内侧上，以便在该区域中限定盲孔的形状和尺寸。
22.优选地，第二工具具有位于凸起的径向内部的、轴向伸到盲孔中的区段，该区段参与凸起的成形。在第二工具的移动期间，通过第二工具将凸起的径向尖端处的边缘倒圆以及可以说去毛刺。
23.凸起的径向尖端通常构成直径最小的盲孔区域。
24.第二工具的伸到盲孔中的区段优选以倒圆方式转入到相邻区段中，使得凸起在其径向尖端处在紧邻地包围盲孔的端面区段与该盲孔之间的过渡部中包含倒圆边缘。在盲孔的最小直径区域以及凸起的与此对应的最大径向伸展中可以因此通过倒圆的边棱防止作用到弹性体密封件上的大力。
25.凸起特别是与盲孔的内周侧的轴向端部在轴向上间隔开。
26.弹性体密封件沿轴向方向在凸起的前方可以具有盘状区段，该盘状区段在凸起的区域中侧向突出超过盲孔并且该盘状区段构成弹性体密封件的端侧端部。因此改善了弹性体密封件在盲孔中的形状锁合的、无间隙的保持。弹性体密封件在此放置在紧邻地包围盲孔的端壁区段上。
27.如果阀关闭，则只有弹性体密封件的盘状区段贴靠在阀座上。然而盘状区段的阀座侧端部优选与阀座侧端面在轴向上处于同一高度。然而该阀座侧端面比盘状区段在径向上与阀座间隔得更远。
28.为了容纳盘状区段，阀体的端面在直接围绕盲孔延伸的端面区段中被环形地加深。
29.弹性体密封件到盲孔中的引入例如通过以下步骤进行。为了硫化弹性体密封件，将衔铁体和弹性体材料加热。将弹性体材料分成份并填充到盲孔中、特别是直到侧凹的轴向后方。将弹性体密封件的端侧区段成形为其最终形状、特别是成形为盘状区段。必要情况下通过另外的热供给将弹性体材料硫化至其最终硬度。在此同时将弹性体密封件固定在盲孔中。
30.弹性体材料的引入例如可以通过注射成型、传递成型或压制进行。
31.可能的是，预先为弹性体材料提供合适的交联剂，或者选择可以纯热硫化的弹性体材料。
32.优选地，在将弹性体密封件引入到盲孔中之前完全完成衔铁体的成形。
33.可能的是，在冷成型时在衔铁体的周向侧表面上产生平行于阀衔铁的纵向轴线延
伸的侧边的削平部，该削平部改善了围绕阀衔铁的空气导流。
34.此外，在冷成型步骤之一中可以在配置给盲孔的端侧上、即在衔铁体的阀座侧端侧上成形侧向凸缘。该侧向凸缘可以提供用于将阀衔铁预紧到初始状态中预紧的压缩弹簧的贴靠面。
35.阀衔铁的完整的制造过程例如可以如下地进行，即，首先通过一个或多个冷成型步骤将盲孔和必要情况下的侧边削平部以及侧向凸缘引入到圆柱形的坯件中。然后在进一步的冷成型步骤中将用于凸起的材料区段分割，该凸起又在进一步的冷成型步骤中成型为径向凸起。在这些冷成型步骤中的一个或多个中或在独立的冷成型步骤中，将衔铁体镦锻至其最终长度尺寸。最后引入弹性体密封件的弹性体材料并且将其成形为弹性体密封件的盘状区段。除了所描述的制造步骤，可以省去特别是对盲孔或衔铁体的表面再加工的另外的制造步骤。
36.电磁阀的特别是通过上述方法制造的阀衔铁在阀座侧端部处具有盲孔，弹性体密封件在该盲孔中硫化。通过这种方式，弹性体密封件牢固地固定在阀衔铁的具有盲孔的衔铁体中，这例如导致电磁阀在较高温度下运行时的更好的耐抗性。
37.阀座与阀座侧端侧共同作用，以便将阀在其关闭位置中关闭并中断流体流。
38.在盲孔的内周侧上特别构造有径向向内突出的凸起，在该凸起的后方构造有轴向进入到盲孔中的侧凹，并且该凸起固定弹性体密封件。
39.该凸起优选设置成在轴向上与阀衔铁的阀座侧端面间隔开。
40.在阀衔铁的轴上，在周向侧表面上可以设置有侧边削平部，其平行于阀衔铁的纵向轴线延伸并且用于改善围绕阀衔铁的空气导流。
41.在具有上述阀衔铁和具有阀座的阀体的电磁阀中，弹性体密封件与阀座对置并且当电磁阀处于其关闭位置时可以密封接触该阀座。
42.阀衔铁在其通常对应于阀衔铁的衔铁体的阀座侧端面的阀座侧端侧上可以具有径向凸缘，压缩弹簧贴靠在该径向凸缘上，该压缩弹簧将阀衔铁预紧到初始状态中。该初始状态可以是打开位置也可以是关闭位置。
43.优选地，在盲孔的内周侧上存在构成侧凹的凸起，并且阀座沿轴向方向位于由凸起构成的横截面的径向内部。在这种几何结构的情况下，压力在凸起的径向内部区域中被施加到固定在盲孔中的弹性体密封件上，这导致弹性体密封件在盲孔中的更好的配合以及在阀关闭时弹性体密封件的更均匀的变形。
44.使用冷成型过程制造阀衔铁的衔铁体以及将弹性体密封件硫化到衔铁体的盲孔中，能够实现阀衔铁的快速和高精度的制造。特别地，阀衔铁的最终长度尺寸可以通过冷成型期间的镦锻以非常低的公差实现。此外可能的是，在硫化期间通过同样在冷成型期间产生的侧凹将弹性体密封件固定在盲孔中。
附图说明
45.下面借助参考附图的实施例更详细地描述本发明。附图中：
46.图1示出了根据本发明的具有根据本发明的阀衔铁的电磁阀的示意性局部剖视图，该阀衔铁通过根据本发明的方法制造；
47.图2示出了图1的详细视图；
48.图3示出了根据本发明的阀衔铁的示意性透视图；
49.图4示出了用于图3的阀衔铁的衔铁体的坯件的示意性透视图；
50.图5和6示出了根据本发明的方法的工具和成型步骤的示意图；
51.图7示出了图6的工具和成型步骤的变型；
52.图8示出了根据本发明的阀衔铁在弹性体密封件硫化之前的示意性剖视图。
具体实施方式
53.图1示出了电磁阀10、特别是升降式衔铁阀，其包括沿着轴向方向a可线性运动的阀衔铁12，该阀衔铁通过未详细示出的、已知的磁驱动器在打开位置和关闭位置之间可运动。
54.在也对应于电磁阀10的打开位置的打开位置中，阀衔铁12被阀体16的阀座14抬起，而在也对应于电磁阀10的关闭位置在关闭位置中，阀衔铁12放置在阀座14上。
55.轴向方向a对应于阀衔铁12的纵向方向并且在下文中也与其等同。
56.阀衔铁12在此包括刚性衔铁体18和弹性体密封件20，该弹性体密封件牢固且永久地固定在衔铁体18上。
57.在关闭位置，弹性体密封件20与阀座14密封接触并且中断通过电磁阀10的流体流。
58.在衔铁体18中构造有盲孔22，该盲孔在衔铁体18的阀座侧端部处在端侧24上被环形的阀座侧端面26径向包围。盲孔22具有轴向缩回到衔铁体18内部的底部28。
59.弹性体密封件20被硫化到盲孔22中并且由此粘附在盲孔22的内周侧30上(例如参见图2)。
60.在所示示例中，弹性体密封件20充满盲孔22直至底部28。
61.设置有周向环绕的凸起32，其沿轴向方向a向盲孔22的底部28的方向相对于端面26缩回。凸起32从内周侧30径向突出到盲孔22的内部中并且因此构成轴向进入到盲孔22中的侧凹。弹性体密封件20在凸起32的两侧轴向延伸，使得凸起32额外地固定弹性体密封件20。
62.凸起32与衔铁体18的端面26在轴向上间隔开，其中，端面26直接围绕盲孔22在端面区段70中环形地加深。
63.在阀座侧端部处，在弹性体密封件20上构造有盘状区段34，该盘状区段在径向方向r上突出超过凸起32并且也突出超过阀座14。在轴向视图中，阀座14因此位于由凸起32构成的横截面的径向内部。
64.盘状区段34构成弹性体密封件20的端侧端部。
65.在这个示例中，在衔铁体18的轴36的周向侧表面35上设置有多个削平部38(见图3)，这些削平部沿着轴向方向a延伸并且因此平行于阀衔铁的纵向轴线12延伸。这些削平部38用于改善围绕阀衔铁12的气流。
66.此外，衔铁体18在此在其端侧24上具有径向凸缘40，该径向凸缘在阀座侧转入到端面26中并且在与端面26的对置侧上在周向侧表面35上构成用于压缩弹簧44的贴靠面42(见图1和2)。
67.为了制造阀衔铁12，首先将在图4中示意性示出的由合适的磁性金属例如不锈钢
1.4113制成的坯件46在冷成型过程中利用多个步骤成型。通常，各个成型步骤的顺序由本领域技术人员决定。
68.在这个示例中，坯件46是圆柱形的并且具有实心体的形式。然而，它当然也可以具有其它合适的形状。
69.在一个或多个成型步骤中，盲孔22、削平部38以及径向凸缘40构造在坯件46上(未示出)。
70.在构成盲孔22之后，进行如图5和6所示的两个另外的成型步骤，其中产生构成盲孔22中的侧凹的凸起32。
71.此时，坯件46被容纳在外部工具48中，在此，该外部工具之前用于周向侧表面35的成形以及用于径向凸缘40的构成。该外部工具48支撑周向侧表面35并且防止坯件46的材料在径向方向r上扩展超过已经成形的周向侧表面35。
72.在图5所示的第一步骤中，通过在轴向方向a上可线性移动的第一工具50、通过向盲孔22的底部28的方向移动第一工具50将在端面26上的材料区段52通过产生槽54而与端面26的径向外部邻接的区段间隔开并且部分地分离。为此，第一工具50具有轴向定向的楔形区段55，该楔形区段被压到端面26中并产生槽54。
73.在图6所示的第二步骤中，将第一工具50更换为第二工具56，该第二工具同样沿轴向方向a可线性移动，并且利用第二工具56使材料区段52径向向内并且同时轴向朝向盲孔22的底部28的方向变形，从而产生凸起32。
74.可以说，材料区段52在轴向方向a上翻折，其中，槽54被第二工具56削平或完全去除。为此，第二工具56具有阶梯区段58，其轴向突出超过平坦地贴靠在端侧24上的区段60。区段58和区段60的指向坯件46的面都垂直于轴向方向a定向。
75.在这个作业步骤中也产生阀座侧端面26。通过翻折材料产生环形的、凹深的端面区段70。
76.凸起32径向向内突出并且沿周向延伸。
77.由于第二工具56在轴向方向a上的移动路径，凸起32与端面26间隔开。
78.第一和第二工具50、56的运动方向在图5和6中通过箭头表示。
79.图7示出了第二工具56'的变型。在此，另一区段59在径向内侧连接在区段58上，该另一区段的形状对应于凸起32的期望的内横截面。
80.区段59轴向突出超过区段58并且比凸起32的期望轴向长度更多一点地突出到盲孔22中。
81.从区段59至区段58的过渡部61设计为以合适的半径倒圆，使得从端面区段70至凸起32的过渡部、即凸起32的径向尖端63的限定盲孔22的开口72的最小直径的区域获得倒圆的边缘(也参见图8中的虚线)。为此，半径应选择得足够大，以防止不期望的大剪力作用到弹性体密封件20上。
82.在这些步骤之后在此进行最终的成型步骤，在该成型步骤中，将坯件46沿着轴向方向a镦锻至为衔铁体18预定的最终轴向长度尺寸l。在该步骤中，端面26也获得其最终形状。
83.在该示例中，这个镦锻步骤结束了衔铁体18的成形。
84.镦锻步骤也可以在冷成型期间的其它时间点进行。也可能的是，将镦锻分布到多
个成型步骤、特别是其中对坯件46的其它区段进行成形的成型步骤。
85.在图8中，完成的盲孔22在示例中示出。
86.由凸起32产生的侧凹在此设计为，使得盲孔22的体积的约三分之一并且因此充满盲孔22的弹性体材料的三分之一位于侧凹中。
87.盲孔22的横截面和必要情况下工具56'的区段59的横截面在此选择为圆形。然而，其它横截面形状也是可以考虑的。
88.盲孔22的可能尺寸是在端面区段70中的开口72处的为3.0-3.4mm、特别是3.2mm的最小直径d
min
，4.5-5.0mm、特别是4.7mm的最大直径d
max
，在盲孔22从端面26到底部28的深度h约为2.0-2.7mm、特别是2.6mm的情况下，该最大直径在此刚刚到达盲孔22的底部28上方。
89.由此导致端面区段70的开口72处的面积相对侧凹中的环形面积(由图8中的虚线所示)的面积比例为4.6，或者最小和最大面积之间的面积比例为0.44至0.46之间。
90.弹性体密封件20的硫化在此通过以下步骤进行。将衔铁体18加热，这例如可以通过可加热的工具如外部工具48来进行。将合适的弹性体材料分成份并填充到盲孔22中直到由凸起32构成的侧凹的轴向后方。
91.将弹性体密封件20的阀座侧区段成形为其最终形状、在此成形为盘状区段34。在该示例中，在盘状区段34的径向外部边缘与盲孔22的内周侧30的与阀座侧端面26邻接的区段在径向方向r上保持有距离(参见图2和3)。
92.硫化过程所需的热由可加热的工具供给，使得弹性体密封件20的材料硬化至其最终硬度，但仍保持必要的弹性。
93.由于弹性体密封件20在轴向方向a在两侧包围凸起32，所以弹性体密封件20固定在盲孔22中。不需要专门预处理内周侧30或例如设置粘附促进剂。弹性体密封件20因此特别是也延伸经过凸起32的尖端63处的倒圆边缘。
94.在该示例中，弹性体密封件20的盘状区段34的端侧在轴向方向a上不突出超过阀座侧的端面26。
95.对于确定阀衔铁12和阀座14之间的间隙的有效长度而言，从背离阀座14的端侧直到弹性体密封件20的前侧的长度是决定性的。在这方面，阀体16的从背离阀座14的端侧直到在成形时构成的端面区段70的由镦锻过程设立的长度是重要的。