DE102007036924A1

DE102007036924A1 - Elektromagnetische Stelleinheit

Info

Publication number: DE102007036924A1
Application number: DE200710036924
Authority: DE
Inventors: Andreas Kufner; Peter Stegmann; Herbert STÖCKEL
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-04
Filing date: 2007-08-04
Publication date: 2009-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit (2) eines Hydraulikventils (1) mit einem Gehäuse (14), mindestens einem Magnetjoch (11, 17) und einem Dichtelement (6), wobei das Magnetjoch (11, 17) innerhalb des Gehäuses (14) angeordnet ist und wobei das Gehäuse (14) und das Magnetjoch (11, 17) zumindest einen Teil eines Flusspfades für magnetische Feldlinien bilden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Dichtelement (6).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit eines Hydraulikventils mit einem Gehäuse, mindestens einem Magnetjoch und einem Dichtelement, wobei das Magnetjoch innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und wobei das Gehäuse und das Magnetjoch zumindest einen Teil eines Flusspfades für magnetische Feldlinien bilden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Dichtelement.
Derartige Hydraulikventile, beispielsweise Proportionalwegeventile oder Schaltventile, werden beispielsweise in Brennkraftmaschinen und dort beispielsweise zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern oder schaltbaren Nockenfolgern eingesetzt. Die Hydraulikventile bestehen aus einer elektromagnetischen Stelleinheit und einem Ventilabschnitt. Der Ventilabschnitt stellt den hydraulischen Abschnitt des Wegeventils dar, wobei an diesem zumindest ein Zulaufanschluss, mindestens ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet sind. Mittels der elektromagnetischen Stelleinheit können gezielt bestimmte Anschlüsse des Ventilabschnitts hydraulisch miteinander verbunden und somit die Druckmittelströme gelenkt werden.
Ein derartiges Hydraulikventil ist beispielsweise in der DE 103 59 363 A1 offenbart. Das Hydraulikventil weist einen Ventilabschnitt und eine elektromagnetische Stelleinheit auf.
Die elektromagnetische Stelleinheit dieses Hydraulikventils umfasst innerhalb eines Gehäuses einen oberen und einen unteren Magnetpol (Magnetjoch), eine auf einem Spulenkörper angeordnete Spule und einen Anker.
Die Spule und die Magnetpole sind innerhalb des Gehäuses der elektromagnetischen Stelleinheit koaxial zueinander angeordnet. Die Magnetpole sind dabei in axialer Richtung zueinander versetzt und radial innerhalb der Spule angeordnet. Radial innerhalb der Magnetpole ist der Anker axial beweglich angeordnet. Der Anker, das Gehäuse und die Magnetpole bilden einen Flusspfad für die magnetischen Flusslinien, welche durch Bestromen der Spule hervorgerufen werden. Dabei ist das offene Ende des oberen Magnetpols, welches sich an der dem unteren Magnetpol abgewandten Seite befindet, mit einem Kragen versehen der sich in Richtung des Gehäuses erstreckt. Der Kragen ist ringförmig ausgeführt, wobei entlang der Umfangswand des Kragens mehrere Aussparungen ausgebildet sind, so dass der Kragen nur teilweise an dem Gehäuse zum Anliegen kommt. Die Aussparungen werden von dem Material eines Schließelements durchdrungen.
Die magnetischen Flusslinien verlaufen innerhalb des oberen Magnetpols in axialer Richtung und werden an dessen axialem Ende entlang des Kragens in radialer Richtung geführt. An den radialen Endflächen des Kragens treten diese in das Gehäuse über, in dem diese wiederum in axialer Richtung, entgegen der Flussrichtung innerhalb des oberen Magnetpols, geführt werden. An den Berührungspunkten zwischen dem Gehäuse und dem unteren Magnetpol treten die Magnetfeldlinien in diesen über und gelangen über einen Luftspalt in den Anker und von diesem weiter zurück in den oberen Magnetpol.
Durch Bestromen der Spule wird der Anker in Richtung des unteren Magnetpols bewegt, wobei diese Bewegung mittels einer am Anker angebrachten Stößelstange auf einen Steuerkolben des Ventilabschnitts übertragen wird. Bei dieser Ausführungsform besteht die Gefahr, dass Fremdkörper, beispielsweise Öl oder Wasser, aus der Umgebung zwischen dem Gehäuse und dem Schließelement in das Innere der elektromagnetischen Stelleinheit eindringen und diese schädigen können. Beispielsweise könnte Wasser zu dem Spulendraht vordringen und einen Kurzschluss hervorrufen.
Eine weitere Ausführungsform eines Hydraulikventils ist aus der DE 10 2006 042 214 bekannt. In dieser Ausführungsform ist zwischen dem Schließelement und dem Gehäuse ein Dichtring, axial zu dem Magnetjoch versetzt, angeordnet. Auf diese Weise wird das Innere der elektromagnetischen Stelleinheit vor dem Eindringen aggressiver Flüssigkeiten geschützt. Allerdings wird durch das Einfügen des Dichtrings der axiale Bauraumbedarf des Hydraulikventils vergrößert.
Des Weiteren ist aus der DE 103 00 974 A1 ein hydraulisches Proportionalventil bekannt, in dem zwischen dem unteren Magnetjoch (durch das die Stößelstange ragt) und dem Gehäuse ein Dichtring vorgesehen ist. Nachteilig ist in dieser Ausführungsform, dass der Dichtring an der Grenzfläche zwischen Bauteilen, die den magnetischen Fluss leiten, angeordnet ist und somit den magnetischen Fluss stört. Dies führt zu einer Herabsetzung der Kraft, die auf Grund der Bestromung der Spule auf den Anker wirkt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine bauraumoptimierte elektromagnetische Stelleinheit eines Hydraulikventils zu schaffen, die auch in aggressiven Umgebungen dauerhaft funktionssicher einsetzbar ist. Dabei soll eine hohe Umsetzung des durch den Spulenstrom generiert Magnetfelds in eine Kraft auf den Steuerkolben realisiert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dichtelement zwischen dem Magnetjoch und dem Gehäuse angeordnet ist und zumindest teilweise aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform einer elektromagnetischen Stelleinheit wird, beispielsweise durch Bestromen einer Spule, ein Magnetkreis innerhalb der Stelleinheit generiert. Um eine hohe Umsetzung des Magnetfeldes in eine Kraft auf einen axial beweglichen Anker zu erreichen, wird der Magnetkreis innerhalb von Materialien geführt, die eine gute Magnetisierbarkeit aufweisen. Derartige Materialien weisen eine magnetische Suszeptibilität auf, die deutlich größer als Null ist, beziehungsweise eine magnetische Permeabilität, die deutlich größer als 1 ist. Zur Kanalisierung des Magnetflusses werden üblicherweise ein oder mehrerer Magnetjoche und ein Gehäuse der Stelleinheit genutzt, wobei diese Bauteile beispielsweise aus einem geeigneten Stahl oder Eisenwerkstoff bestehen. Die sich gegenüberliegenden stirnseitigen Enden der Magnetjoche sind dabei axial beabstandet zueinander angeordnet. Dieser Abstand wird von einem Anker überbrückt, der ebenfalls eine gute Magnetisierbarkeit aufweist.
Durch Bestromen der Spule wird das Magnetfeld erhöht und somit der Anker auf eines der Magnetjoche zu bewegt. Diese Auslenkbewegung des Ankers erfolgt üblicherweise gegen eine dieser Bewegung entgegenwirkenden Kraft, hervorgerufen beispielsweise durch ein auf den Steuerkolben oder auf ein anderes bewegtes Bauteil wirkendes Federelement oder eine Druckmittelströmung. Diese Gegenkraft bewirkt eine Rückstellung des Ankers bei nachlassender Bestromung der Spule.
Die Magnetjoche, der Anker und gegebenenfalls die Spule sind innerhalb des Gehäuses angeordnet. Um das Innere des Gehäuses vor dem Eindringen von Fremdkörpern, beispielsweise Wasser, Öl, Schmutz, oder ähnlichem zu schützen, ist zumindest ein Dichtmittel vorgesehen, welches zwischen dem Gehäuse und dem daran angrenzenden Bauteil angeordnet ist. Das Dichtmittel ist vorteilhafterweise innerhalb des Flusspfades des Magnetkreises angeordnet. Somit kann der Bauraumbedarf des Gehäuses und damit der gesamten Stelleinheit auf ein Minimum reduziert werden, da neben dem unbedingt erforderlichen Raum für den Magnetkreis kein weiterer Bauraum für Abdichtmaßnahmen benötigt wird.
Durch die Anordnung eines aus Kunststoff bestehenden Dichtelements innerhalb des Flusspfades der Magnetfeldlinien werden direkt aneinander angrenzende magnetisch leitende Bauteile voneinander durch diamagnetische Materialien getrennt. Dies führt zu einer Herabsetzung des magnetischen Flusses an dieser Stelle und damit zu einer Verschlechterung der Umsetzung des generierten Magnetfelds in eine Kraft auf den Anker. Um diesen Nachteil zu beseitigen kann zusätzlich vorgesehen sein, das Dichtmittel zumindest teilweise aus einem magnetisch leitfähigen Material auszubilden. Unter einem magnetisch leitfähigen Material im Sinne der Erfindung sind Materialien zu verstehen, deren magnetische Suszeptibilität größer 0 (magnetische Permeabilität größer 1) ist. Vorzugsweise finden Materialien Einsatz, deren magnetische Suszeptibilität größer 1 (magnetische Permeabilität größer 2) ist. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Materialien die eine magnetische Suszeptibilität größer 100 (magnetische Permeabilität größer 101) aufweisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement aus einem Trägermaterial und einem magnetisch leitfähigen Füllstoff besteht, der in das Trägermaterial eingebettet ist. Das Trägermaterial kann dabei die Dichtfunktion des Dichtelements erfüllen und beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen. Vorzugsweise findet als Trägermaterial ein Flour-Kautschuk Verwendung. Das Dichtelement kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein. Ebenso denkbar ist, das Dichtelement als Dichtlippe auszubilden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Dichtlippe an eine zu dichtende Fläche, beispielsweise des Gehäuses, des Magnetjochs oder des Schließelements angespritzt ist.
Alternativ kann das Dichtelement auch als Flüssigkeitsdichtung ausgebildet ist, die im Anschluss an die Einbringung aushärtet.
Als magnetisch leitfähiger Füllstoff können beispielsweise kristalline, amorphe oder nanokristalline Feststoffe, beispielsweise partikelförmig ausgebildete Feststoffe, Einsatz finden. Vorteilhafterweise können diese aus der Gruppe der Metalle, der Ferrite, der magnetisierbaren Stähle oder der Legierungen auf Basis von Eisen, Nickel, Silizium und/oder Kobalt ausgewählt sein.
Das Dichtelement kann Einsatz an sämtlichen Positionen innerhalb der Stelleinheit finden, an denen zwei Bauteile aneinandergrenzen, die den Magnetkreis bilden.
Vorteilhafterweise liegt das Dichtelement an einer Innenmantelfläche des Gehäuses und dem Magnetjoch an. Alternativ kann vorgesehen sein, das Magnetjoch innerhalb eines Schließelements anzuordnen, der in eine Öffnung des Gehäuses eingesetzt ist. In diesem Falle ist vorgesehen, dass das Dichtelement an einer Innenmantelfläche des Gehäuses und dem Schließelement anliegt. In dem Fall, in dem die Dichtfläche abwechselnd von dem Magnetjoch und dem Schließelement, der das Magnetjoch aufnimmt, gebildet wird, ist auch die Anlage an Magnetjoch und Schließelement denkbar.
Vorteilhafterweise ist das Dichtelement in dem magnetischen Flusspfad zwischen dem Gehäuse und dem Magnetjoch angeordnet.
In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Magnetjoch einen Kragen aufweist, der sich in Richtung des Gehäuses erstreckt. Im Falle eines zumindest teilweise zylindrisch ausgebildeten Gehäuses ist ein offenes Ende des Kragens vorteilhafterweise ringförmig ausgebildet. Das Dichtelement ist vorteilhafterweise zwischen dem Kragen des Magnetjochs und dem Gehäuse angeordnet. Auf dieses Weise kann der von dem magnetisch leitfähigen Dichtelement zu überbrückende Zwischenraum zwischen dem Magnetjoch und dem Gehäuse auf ein Minimum reduziert werden. Somit werden die magnetischen Verluste innerhalb des Magnetkreises reduziert und somit die Umsetzung des Spulenstroms in eine Kraft auf den Anker erhöht.
Des Weiteren soll ein Dichtelement vorgestellt werden, welches für den Einsatz in einer magnetischen Umgebung optimiert ist.
In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Dichtelementes weist dieses zumindest ein Trägermaterial und einen magnetisch leitfähigen Füllstoff auf, der in das Trägermaterial eingebettet ist.
Das Trägermaterial kann dabei die Dichtfunktion des Dichtelements erfüllen und beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen. Vorzugsweise findet als Trägermaterial ein Flour-Kautschuk Verwendung. Das Dichtelement kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein. Ebenso denkbar ist, dass das Dichtelement als Dichtlippe ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Dichtlippe an eine zu dichtende Fläche angespritzt ist.
Als magnetisch leitfähiger Füllstoff können beispielsweise kristalline, amorphe oder nanokristalline Feststoffe, beispielsweise partikelförmige ausgebildete Feststoffe, Einsatz finden. Vorteilhafterweise können diese aus der Gruppe der Metalle, der Ferrite, der magnetisierbaren Stähle oder der Legierungen auf Basis von Eisen, Nickel, Silizium und/oder Kobalt ausgewählt sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen
1a einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Hydraulikventils mit einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit,
1b einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Hydraulikventils mit einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit,
2 eine perspektivische Ansicht des Hydraulikventils aus 1,
3 einen Längsschnitt durch eine als O-Ring ausgebildete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtelements.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit 2 am Beispiel eines als 3/2-Wegeschaltventil ausgeführten Hydraulikventils 1. Ebenso denkbar sind Anwendungen der erfindungsgemäßen Stelleinheit 2 in anderen Schaltventilen oder anderen Hydraulikventilen, wie beispielsweise 4/3- oder 3/2-Wegeproportionalventilen.
Das Hydraulikventil 1 weist eine elektromagnetische Stelleinheit 2 und einen Ventilabschnitt 3 auf.
Im Anwendungsfall von Nockenwellenverstellern kann die Erfindung Einsatz sowohl in Einsteckventilen, die getrennt vom Nockenwellenversteller, beispielsweise am Zylinderkopf oder Zylinderkopfdeckel, montiert sind, als auch in Zentralventilanwendungen finden. Bei Zentralventilanwendungen ist der Ventilabschnitt getrennt von der elektromagnetischen Stelleinheit ausgeführt und koaxial zur Nockenwelle bzw. einem Innenrotor des Nockenwellenverstellers angeordnet. Die Stelleinheit ist in diesem Fall axial zu dem Ventilabschnitt angeordnet und beispielsweise an einem Zylinderkopfdeckel befestigt. Die elektromagnetische Stelleinheit 2 weist einen Spulenkörper 4 auf. Der Spulenkörper 4 setzt sich aus einem Abschnitt, der als Spulenträger 4a dient, einem Abschnitt, der als Schließelement 4b dient, und einem Abschnitt, der als Anschlusselement 4c dient, zusammen.
Der Spulenträger 4a trägt eine aus mehreren Windungen eines geeigneten Drahtes bestehende Spule 7. Die radial äußere Mantelfläche der Spule 7 wird von einer hülsenförmigen Materialschicht 8 umgeben, welche aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht. Die Materialschicht 8 kann beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff bestehen und auf die gewickelte Spule 7 aufgespritzt werden.
Innerhalb des Anschlusselements 4c ist eine elektrische Steckverbindung 9 aufgenommen, über welche die Spule 7 mit Strom beaufschlagt werden kann.
Der Spulenkörper 4 ist zumindest teilweise innerhalb eines topfförmig ausgebildeten Gehäuses 14 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Spulenträger 4a und ein Teilbereich des Schließelements 4b innerhalb des Gehäuses 14.
Das Gehäuse 14 weist einen Boden 20 auf, dem in axialer Richtung eine Einführöffnung 14a gegenüberliegt. Über die Einführöffnung 14a kann während der Montage der Spulenkörper 4 in das Gehäuse 14 eingeführt werden. Dem Schließelement 4b kommt in dieser Ausführungsform die Aufgabe zu, das Innere der Stelleinheit 2 vor dem Eindringen von aggressiven Medien über die Einführöffnung 14a zu verhindern. Zu diesem Zweck ist der Außendurchmesser des Schließelements 4b im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Gehäuses 14 angepasst.
An der Einführöffnung 14a des Gehäuses 14 sind Laschen 15 ausgebildet, die einen Absatz des Schließelements 4b in axialer Richtung überragen und in radialer Richtung zumindest teilweise umgreifen. Somit ist der Spulenkörper 4 fest innerhalb des Gehäuses 14 fixiert.
Das Gehäuse 14 kann beispielsweise mittels eines kostengünstigen, spanlosen Umformprozesses, beispielsweise eines Tiefziehverfahrens, aus einem geeigneten Rohling, beispielsweise einem geeigneten Blechteil gefertigt werden.
Der Spulenkörper 4 ist mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen, sacklochartigen Ausnehmung 10 ausgeführt, welche konzentrisch zur Spule 7 ausgebildet ist. Des Weiteren nimmt der Spulenkörper 4 am bodenseitigen Ende der Ausnehmung 10 ein hülsenförmig ausgeführtes erstes Magnetjoch 11 auf. Innerhalb der Ausnehmung 10 ist eine topfförmige Ankerführungshülse 12 angeordnet, die einen Ankerraum definiert. Die Ankerführungshülse 12 erstreckt sich in axialer Richtung entlang der gesamten Ausnehmung 10 und umgreift den Spulenkörper 4 an dessen Öffnung in radialer Richtung zumindest teilweise.
Innerhalb der Ankerführungshülse 12 ist ein Anker 16 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Der Außendurchmesser des Ankers 16 ist dem Innendurchmesser der Ankerführungshülse 12 angepasst, wodurch eine Lagerung des Ankers 16 in der Ankerführungshülse 12 realisiert ist. Der Verschiebeweg des Ankers 16 wird in der einen Richtung durch Anschläge 13 und in der anderen Richtung durch ein zweites Magnetjoch 17 begrenzt.
Das zweite Magnetjoch 17 weist einen rohrförmigen Abschnitt 18 und einen sich in axialer Richtung daran anschließenden ringförmigen Abschnitt 19 auf. Der rohrförmige Abschnitt 18 erstreckt sich durch eine in dem Boden 20 des Gehäuses 14 ausgebildeten Öffnung 21 in die Ankerführungshülse 12. Dabei ist der Außendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts 18 dem Durchmesser der Öffnung 21 angepasst.
Der ringförmige Abschnitt 19 weist einen Montageflansch 22 auf, der zur Befestigung des Hydraulikventils 1 an einer nicht dargestellten Umgebungskonstruktion, beispielsweise einem Zylinderkopfdeckel dient.
Der rohrförmige Abschnitt 18 des zweiten Magnetjochs 17 ist mit dem Gehäuse 14 mittels einer Verstemmung 23 ortsfest verbunden. Zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 18 des zweiten Magnetjochs 17 und der Ankerführungshülse 12 ist ein Dichtring 24 angeordnet. Dieser verhindert, dass in der Ankerführungshülse 12 vorhandenes Schmiermittel (bspw. Motoröl) zum Spulenkörper 4 gelangt, wodurch dieser vor Schädigungen durch das Schmiermittel geschützt wird.
Das erste Magnetjoch 11 ist an dem offenen Ende, welches dem zweiten Magnetjoch 17 abgewandt ist, mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Kragen 11a versehen.
An einer Außenmantelfläche des Schließelements 4b ist auf der Höhe des Kragens 11a eine Ringnut 5 ausgebildet, in der ein Dichtelement 6 angeordnet ist. Das Dichtelement 6 kann beispielsweise als ein Dichtring (O-Ring) oder eine angespritzte Dichtlippe ausgebildet sein. In einer ersten Ausführungsform, die in 1b (rechte Seite der Figur) dargestellt ist, liegt das Dichtelement 6 zum einen an den Begrenzungsflächen der Ringnut 5 und zum anderen an der Innenmantelfläche des zylindrischen Gehäuses 14 an. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement 6 an dem Kragen 11a des ersten Magnetjochs 11, der die radiale Begrenzungsfläche der Ringnut 5 bildet, anliegt (1a, linke Seite der Figur). Ebenso denkbar ist eine Ausführungsform, in der der Kragen 11a umfangsseitig mit radialen Ausnehmungen versehen ist, in die das Schließelement 4b eingreift, wobei das Dichtelement 6 in dieser Ausführungsform in Umfangsrichtung abwechselnd an dem Kragen 11a und dem Schließelement 4b anliegt.
Dadurch wird eine Dichtstelle zwischen dem Gehäuse 14 und dem Schließelement 4b bzw. dem Kragen 11a des ersten Magnetjochs 11 realisiert, wodurch das Eindringen von aggressiven Medien in das Innere der Stelleinheit 2 an dieser Stelle wirkungsvoll unterbunden wird.
Durch die Anordnung des Dichtelements 6 in einer radialen Ebene des Kragens 11a wird der axiale Bauraumbedarf des Hydraulikventils 1 nicht erhöht, wobei gleichzeitig eine effektive Abdichtung der Stelleinheit 2 gegen aggressive Medien aus deren Umgebung gewährleistet ist.
Vorzugsweise weist das Dichtelement 6 eine hohe magnetische Leitfähigkeit/Magnetisierbarkeit auf. Das Dichtelement 6 besteht, wie in 3 dargestellt, aus einem Trägermaterial 30, beispielsweise einem elastischen Kunststoff, vorzugsweise einem Fluorkautschuk. Das Trägermaterial 30 stellt in der dargestellten Ausführungsform eines Dichtelements in Form eines O-Rings die Dichtfunktion bereit. In das Trägermaterial 30 ist magnetisch leitfähiger Werkstoff (Füllstoff) 42, beispielsweise Partikel, eingebettet. Derartige Werkstoffe können beispielsweise aus Metall, Ferriten, Legierungen auf Basis von Eisen, Nickel, Silizium und Kobalt und/oder alle für Magnetteile verwendbaren Stähle mit einer ausreichend hohen Permeabilität bestehen. Dabei kann der Werk stoff beispielsweise in kristalliner, amorpher oder nanokristalliner Form Verwendung finden. Dabei weist der magnetisch leitfähige Werkstoff eine magnetische Suzeptibilität größer Null, vorzugsweise größer 1, besonders bevorzugt größer 100 auf.
Durch Bestromen der Spule 7 wird innerhalb der Stelleinheit 2 ein Magnetfeld erzeugt, wobei die magnetischen Feldlinien entlang eines definierten Flusspfades verlaufen. Dieser Flusspfad verläuft innerhalb des ersten Magnetjochs 11 in axialer Richtung, wobei dieser an dessen axialem Ende dem Kragen 11a folgt. Von dem Kragen 11a treten die Magnetfeldlinien über das Dichtelement 6 in das Gehäuse 14 über und werden in diesem in axialer Richtung, entgegen der Flussrichtung innerhalb des ersten Magnetjochs 11, zum zweiten Magnetjoch 17 geleitet. Innerhalb des zweiten Magnetjochs 17 gelangen die Flusslinien in Richtung des Ankers 16, wobei diese über einen zwischen dem Anker 16 und dem zweiten Magnetjoch 17 ausgebildeten Luftspalt in den Anker 16 übertreten. Der weitere Flusspfad verläuft innerhalb des Ankers 16 und wird durch den Übertritt durch die Ankerführungshülse 12 in das erste Magnetjoch 11 komplettiert.
Der Ventilabschnitt 3 des als Schaltventil ausgeführten Hydraulikventils 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Ventilgehäuse 25, welches zwei Ventilsitze 25a, b aufweist. Innerhalb des Ventilgehäuses 25 ist ein Steuerkolben 26 mit zwei Schließkörpern 26a, b angeordnet. Das Ventilgehäuse 25 ist innerhalb des rohrförmigen Abschnitts 18 des zweiten Magnetjochs 17 aufgenommen und weist einen stirnseitigen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T und einen Arbeitsanschluss A auf. Der Tankanschluss T und der Arbeitsanschluss A sind als radiale Öffnungen in der zylindrischen Mantelfläche des Ventilgehäuses 25 ausgebildet. Zwischen dem Tankanschluss T und dem Arbeitsanschluss A ist ein erster Ventilsitz 25a und zwischen dem Druckanschluss P und dem Arbeitsanschluss A ist ein zweiter Ventilsitz 25b angeordnet.
Der Steuerkolben 26 weist auf der dem Arbeitsanschluss A abgewandten Seite des ersten Ventilsitzes 25a einen konischen Schließkörper 26a auf. Des Weiteren ist an der dem ersten Ventilsitz 25a abgewandten Seite des zweiten Ventilsitzes 25b ein zweiter Schließkörper 26b angeordnet. Das ankerseitige Ende des Steuerkolbens 26 ist mittels einer Stößelstange 29 fest mit dem Anker 16 verbunden, so dass sich der Steuerkolben 26 mit dem Anker 16 in axialer Richtung bewegt. Durch die Stellung des Steuerkolbens 26, und somit durch geeignete Bestromung der Spule 7 kann der Arbeitsanschluss A wahlweise mit dem Tankanschluss T oder dem Druckanschluss P verbunden werden.
Durch die Verwendung eines Dichtelements 6 mit einer hohen magnetischen Leitfähigkeit/Magnetisierbarkeit in dem Flusspfad der Magnetfeldlinien wird den magnetischen Feldlinien beim Übergang vom Kragen 11a zu dem Gehäuse 14 ein Flusspfad zur Verfügung gestellt. Dadurch wird das Streufeld an dieser Stelle im Vergleich zu herkömmlichen (diamagnetischen) Dichtelementen minimiert und somit eine hohe Umsetzung des durch den Spulenstrom erzeugten Magnetfeldes in eine Axialverschiebung des Steuerkolbens 26 erreicht.

1: Hydraulikventil
2: Stelleinheit
3: Ventilabschnitt
4: Spulenkörper
4a: Spulenträger
4b: Schließelement
4c: Anschlusselement
5: Ringnut
6: Dichtelement
7: Spule
8: Materialschicht
9: Steckverbindung
10: Ausnehmung
11: erstes Magnetjoch
11a: Kragen
12: Ankerführungshülse
13: Anschlag
14: Gehäuse
14a: Einführöffnung
15: Lasche
16: Anker
17: zweites Magnetjoch
18: rohrförmiger Abschnitt
19: ringförmiger Abschnitt
20: Boden
21: Öffnung
22: Montageflansch
23: Verstemmung
24: Dichtring
25: Ventilgehäuse
25a, b: Ventilsitz
26: Steuerkolben
26a, b: Schließkörper
29: Stößelstange
30: Trägermaterial
31: Füllstoff
P: Zulaufanschluss
T: Tankanschluss
A: erster Arbeitsanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10359363 A1 [0003]
- DE 102006042214 [0008]
- DE 10300974 A1 [0009]

Claims

Elektromagnetische Stelleinheit (2) eines Hydraulikventils (1) mit – einem Gehäuse (14), mindestens einem Magnetjoch (11, 17) und einem Dichtelement (6), – wobei das Magnetjoch (11, 17) innerhalb des Gehäuses (14) angeordnet ist und – wobei das Gehäuse (14) und das Magnetjoch (11, 17) zumindest einen Teil eines Flusspfades für magnetische Feldlinien bilden, dadurch gekennzeichnet, dass – das Dichtelement (6) zwischen dem Magnetjoch (11, 17) und dem Gehäuse (14) angeordnet ist und zumindest teilweise aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetjoch (11, 17) einen Kragen (11a) aufweist, der sich in Richtung des Gehäuses (14) erstreckt und das Dichtelement (6) zwischen dem Kragen (11a) des Magnetjochs (11, 17) und dem Gehäuse (14) angeordnet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) an einer Innenmantelfläche des Gehäuses (14) und an einem Schließelement (4b) oder dem Magnetjoch (11, 17) anliegt.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) in dem magnetischen Flusspfad zwischen dem Gehäuse (14) und dem Magnetjoch (11, 17) angeordnet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) zumindest ein Trägermaterial (30) und einen magnetisch leitfähigen Füllstoff (31) aufweist, der in das Trägermaterial (30) eingebettet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff (31) kristalline, amorphe oder nanokristalline Feststoffe aus der Gruppe der Metalle, der Ferrite, der magnetisierbaren Stähle oder der Legierungen auf Basis von Eisen, Nickel, Silizium und/oder Kobalt vorgesehen sind.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (30) ein Kunststoff oder ein Flour-Kautschuk ist.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) als O-Ring ausgebildet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) als Dichtlippe ausgebildet ist, die an das Gehäuse (14), das Magnetjoch (11, 17) oder das Schließelement (4b) angespritzt ist.
Elektromagnetische Stelleinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) als Flüssigdichtung ausgebildet ist.
Dichtelement (6) zumindest bestehend aus • einem Trägermaterial (30) und • einem magnetisch leitfähigen Füllstoff (31), der in das Trägermaterial (30) eingebettet ist.
Dichtelement (6) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff (31) kristalline, amorphe oder nanokristalline Feststoffe aus der Gruppe der Metalle, der Ferrite, der magnetisierbaren Stähle oder der Legierungen auf Basis von Eisen, Nickel, Silizium und/oder Kobalt vorgesehen sind.