Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebseinrichtung, mit einem Stator, der eine elektrisch bestrombare Spulenanordnung mit zwei koaxial zu einer Hauptachse und beabstandet zueinander angeordneten Magnetspulen aufweist und der über eine flussleitende Jocheinrichtung mit zwei jeweils eine der beiden Magnetspulen an der der anderen Magnetspule axial abgewandten Außenseite in koaxialer Ausrichtung flankierenden flussleitenden Polringen verfügt, und mit einem von der Spulenanordnung koaxial umschlossenen Anker, der einen ebenso wie die Jocheinrichtung des Stators ständig vom Permanentmagnetfeld eines Permanentmagneten der Antriebseinrichtung durchsetzten flussleitenden Ankerkörper aufweist, der zwei axial einander entgegengesetzte, jeweils benachbart zu einem der beiden Polringe angeordnete Ankerkörper-Endabschnitte mit zylindrischer Außenumfangsfläche hat, wobei der Anker aufgrund einer Wechselwirkung des Permanentmagnetfeldes mit durch gesteuerte Bestromung der Spulenanordnung hervorrufbaren Spulenmagnetfeldern unter Ausführung einer Hubbewegung relativ zu dem Stator axial hin und her bewegbar und in unterschiedlichen Hubpositionen positionierbar ist.The invention relates to an electromagnetic drive device with a stator which has an electrically energized coil arrangement with two magnet coils arranged coaxially to a main axis and spaced apart from one another and which has one of the two magnet coils on the outside axially facing away from the other magnet coil via a flux-conducting yoke device flanking flux-conducting pole rings flanking coaxial alignment, and with an armature coaxially enclosed by the coil arrangement which, like the yoke device of the stator, has a flux-conducting armature body continuously penetrated by the permanent magnetic field of a permanent magnet of the drive device, the two axially opposite one another, each adjacent to one of the two pole rings arranged armature body end sections with a cylindrical outer circumferential surface, the armature due to an interaction of the permanent magnetic field with controlled energization of the coil assemblies ung inducible coil magnetic fields while executing a stroke movement relative to the stator is axially movable back and forth and can be positioned in different stroke positions.
Die Erfindung betrifft ferner ein zur Steuerung der Strömung eines Fluides ausgebildetes Proportional-Magnetventil, mit einem Ventilgehäuse, einem unter Ausführung einer Steuerbewegung relativ zu dem Ventilgehäuse beweglichen Ventilglied und einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung zum Hervorrufen der Steuerbewegung des Ventilgliedes.The invention further relates to a proportional solenoid valve designed to control the flow of a fluid, having a valve housing, a valve member movable relative to the valve housing while executing a control movement, and an electromagnetic drive device for causing the control movement of the valve member.
Ein derartiges Proportional-Magnetventil, das mit einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art ausgestattet ist, geht aus der DE 10 2012 018 566 A1 hervor. Die bekannte Antriebseinrichtung hat zwei mit axialem Abstand zueinander angeordnete Magnetspulen, die an den voneinander abgewandten Außenseiten jeweils von einem flussleitenden Polring flankiert sind und zwischen denen außerdem ein ringförmiges Flussleitstück angeordnet ist. Diese vorgenannten Komponenten gehören zu einem bezüglich eines Ventilgehäuses ortsfesten Stator, der einen axial beweglichen Anker umschließt, der einen flussleitenden Ankerkörper aufweist. Der Ankerkörper besteht aus zwei flussleitenden Teilen, zwischen denen ein Permanentmagnet angeordnet ist. An einer Stirnseite ist der Anker mit einem Ventilglied versehen, das mittels einer Federeinrichtung in eine an einem Ventilsitz anliegende Schließstellung vorgespannt ist. Die beiden Magnetspulen sind gegensinnig gewickelt und elektrisch in Reihe geschaltet, sodass sie bei einer Bestromung zwei Spulenmagnetfelder erzeugen, deren Feldlinien gegensinnig zueinander verlaufen. Die axiale Länge des Ankers entspricht dem lichten Abstand zwischen den beiden Polringen des Stators. Durch eine gesteuerte Bestromung der Magnetspulen lässt sich eine Wechselwirkung zwischen den dadurch erzeugten Spulenmagnetfeldern und dem Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten hervorrufen, aus der eine den Anker beaufschlagende axiale Antriebskraft resultiert, sodass der Anker zu einer Hubbewegung antreibbar ist und stufenlos in unterschiedlichen Hubpositionen positionierbar ist. Auf diese Weise kann das Magnetventil mit proportionalem Stellverhalten betrieben werden, was druckgeregelte oder durchflussgeregelte Anwendungen begünstigt.Such a proportional solenoid valve, which is equipped with an electromagnetic drive device of the type mentioned above, is based on the DE 10 2012 018 566 A1 emerged. The known drive device has two magnet coils which are axially spaced apart from one another and which are flanked on the outer sides facing away from one another by a flux-conducting pole ring and between which an annular flux-conducting piece is also arranged. These aforementioned components belong to a stator which is stationary with respect to a valve housing and which encloses an axially movable armature which has a flux-conducting armature body. The anchor body consists of two flux-conducting parts, between which a permanent magnet is arranged. On one end face, the armature is provided with a valve member which is biased into a closed position resting on a valve seat by means of a spring device. The two magnetic coils are wound in opposite directions and electrically connected in series so that when energized they generate two coil magnetic fields whose field lines run in opposite directions. The axial length of the armature corresponds to the clearance between the two pole rings of the stator. Controlled energization of the magnet coils enables an interaction between the coil magnetic fields generated as a result and the permanent magnetic field of the permanent magnet, which results in an axial drive force acting on the armature, so that the armature can be driven to a stroke movement and can be continuously positioned in different stroke positions. In this way, the solenoid valve can be operated with proportional control behavior, which favors pressure-controlled or flow-controlled applications.
Aus der DE 10 2011 115 115 A1 ist eine Ventileinrichtung bekannt, deren Stator eine Spule aufweist, die axial beidseits von je einem Ringmagnet flankiert ist. Die Spule umschließt einen als Ventilkörper fungierenden Anker mit einem ferromagnetischen Ankerkörper, dessen Länge dem lichten Abstand zwischen den beiden Ringmagneten entspricht.From the DE 10 2011 115 115 A1 a valve device is known whose stator has a coil which is axially flanked on both sides by a ring magnet. The coil encloses an armature functioning as a valve body with a ferromagnetic armature body, the length of which corresponds to the clear distance between the two ring magnets.
Eine aus der DE 199 00 788 A1 bekannte Antriebsvorrichtung hat einen axial beweglichen Antriebsteil mit einem magnetisierbaren Abschnitt, der sich koaxial durch eine Magnetspule hindurch erstreckt, die axial beidseits von je einem Ringmagneten flankiert ist. Um eine Hubbewegung des Antriebsteils hervorzurufen, kann die Magnetspule bestromt werden, sodass eine sich antriebsmäßig auf den magnetisierbaren Abschnitt auswirkende Wechselwirkung mit den Permanentmagnetfeldern einstellt.One from the DE 199 00 788 A1 known drive device has an axially movable drive part with a magnetizable section which extends coaxially through a magnet coil which is axially flanked on both sides by a ring magnet. In order to bring about a stroke movement of the drive part, the magnet coil can be energized, so that an interaction with the permanent magnetic fields that has a driving effect on the magnetizable section is established.
Die DE 10 2009 021 639 A1 beschreibt ein Magnetventil, das eine ortsfest am Ventilgehäuse angeordnete Magnetspule aufweist, die axial beidseits von je einem ringförmigen Permanentmagnet flankiert ist. Die Magnetspule umschließt einen Anker, der ein einem Ventilsitz gegenüberliegendes Ventilglied trägt und der durch gesteuerte Bestromung der Magnetspule zu einer Hubbewegung antreibbar ist.The DE 10 2009 021 639 A1 describes a solenoid valve which has a magnet coil which is arranged stationary on the valve housing and is flanked axially on both sides by an annular permanent magnet. The magnet coil encloses an armature which carries a valve member opposite a valve seat and which can be driven to perform a lifting movement by the controlled energization of the magnet coil.
Die bekannten elektromagnetischen Antriebseinrichtungen, die auf dem Reluktanz-Antriebsprinzip basieren, lassen sich aufgrund starker Nichtlinearitäten in ihrer Kraft-Hub-Kennlinie für Proportionalanwendungen nur unzureichend einsetzen.The known electromagnetic drive devices, which are based on the reluctance drive principle, can only be used inadequately for proportional applications due to strong non-linearities in their force-stroke characteristic.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, um bei elektromagnetischen Antriebseinrichtungen und damit ausgestatteten Proportional-Magnetventilen über einen großen Hubbereich ein gutes proportionales Stellverhalten bei gleichzeitig hoher Dynamik zu erzielen.The invention is based on the object of taking measures in order to achieve good proportional control behavior with high dynamics at the same time in electromagnetic drive devices and proportional solenoid valves equipped with them over a large stroke range.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ankerkörper in jeder Hubposition des Ankers mit seinen beiden Ankerkörper-Endabschnitten unter nur teilweiser axialer Überdeckung in den jeweils benachbarten Polring eintaucht, sodass zwischen jedem Ankerkörper-Endabschnitt und dem ihm benachbarten Polring ein radialer Ringspalt vorliegt, wobei die axiale Überdeckungslänge und somit die axiale Ringspaltlänge von der Hubposition des Ankers abhängig ist, wobei mindestens einer der beiden Ankerkörper-Endabschnitte ringförmig gestaltet ist und eine sich ausgehend von seinem freien Ende nach axial innen hin konisch verjüngende Innenumfangsfläche hat, sodass sich die radiale Dicke des zur Hauptachse rechtwinkeligen Ringquerschnittes des Ankerkörper-Endabschnittes zu dessen freien Ende hin kontinuierlich verringert.To achieve this object, it is provided according to the invention in an electromagnetic drive device of the type mentioned that the armature body in every stroke position of the armature with its two armature body end sections with only partial axial overlap in the respectively adjacent pole ring is immersed so that there is a radial annular gap between each armature body end section and the pole ring adjacent to it, the axial overlap length and thus the axial annular gap length being dependent on the stroke position of the armature, with at least one of the two armature body end sections being annular and has an inner circumferential surface that tapers axially inwards from its free end, so that the radial thickness of the ring cross-section of the anchor body end section, which is at right angles to the main axis, is continuously reduced towards its free end.
Die Aufgabe wird ferner bei einem Proportional-Magnetventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass seine elektromagnetische Antriebseinrichtung in dem vorgenannten Sinne ausgebildet ist, wobei das Ventilglied zur Erzeugung seiner Steuerbewegung antriebsmäßig mit dem Anker gekoppelt ist.The object is also achieved according to the invention in a proportional solenoid valve of the type mentioned in that its electromagnetic drive device is designed in the aforementioned sense, the valve member being drive-coupled to the armature to generate its control movement.
Die elektromagnetische Antriebseinrichtung eignet sich besonders zur Verwendung in einem Proportional-Magnetventil, kann aber auch für andere Antriebsaufgaben eingesetzt werden. The electromagnetic drive device is particularly suitable for use in a proportional solenoid valve, but can also be used for other drive tasks.
Innerhalb der elektromagnetischen Antriebseinrichtung steht der axial beweglich gelagerte Anker mit seinem über flussleitende Eigenschaften verfügenden Ankerkörper in magnetischer Wechselwirkung mit einer am Stator angeordneten, bevorzugt ringförmig und symmetrisch aufgebauten flussleitenden Jochanordnung, wobei durch den zusätzlich vorhandenen Permanentmagnet eine permanentmagnetische Vorspannung erzeugt ist. Der Ankerkörper hat eine derartige Länge, dass er unabhängig von der momentan eingenommenen Hubposition des Ankers mit beiden Ankerkörper-Endabschnitten in den jeweils benachbarten Polring eintaucht, sodass zwischen jedem Ankerkörper-Endabschnitt und einer Teillänge des benachbarten Polringes eine axiale Überdeckung vorliegt. Zwischen jedem Polring und dem darin eintauchenden Ankerkörper-Endabschnitt ist ein radialer Ringspalt ausgebildet, durch den sowohl das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten als auch bei entsprechender Bestromung das Spulenmagnetfeld der benachbarten Magnetspule hindurchtritt. In Verbindung mit der ringförmigen, zumindest in dem sich an das freie Ende anschließenden Längenabschnitt über einen Innenkonus verfügenden Gestaltung mindestens eines der Ankerkörper-Endabschnitte wird erreicht, dass der Ankerkörper trotz des radialen Magnetspaltes mit einer resultierenden axialen Antriebskraft beaufschlagt wird, was durch das Auftreten magnetischer Streufelder erklärbar ist, die entstehen, weil der dem magnetischen Fluss zur Verfügung stehende Ringquerschnitt des Ankerkörper-Endabschnittes relativ klein ist und sich zum freien Ende des Ankerkörper-Endabschnittes hin kontinuierlich verringert. Im Ergebnis wird erfindungsgemäß eine Mischung aus radialen und axialen Komponenten der Reluktanzkraft mit Hilfe einer speziellen, sich konisch verjüngenden Formgebung mindestens eines axialen Endabschnittes des Ankerkörpers genutzt, um eine weitestgehend proportionale Hub-Kraft-Kennlinie zu erzeugen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich selbst in den Randbereichen ein relativ lineares, proportionales Verhalten. In Verbindung mit der permanentmagnetischen Vorspannung kann zudem eine besonders hohe Dynamik bei geringer Induktivität erreicht werden. Die hohe Dynamik ist besonders ausgeprägt, wenn der Permanentmagnet entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung zum Stator gehört und somit nicht zur bewegten Masse beiträgt. Bevorzugt ist der innen konisch ausgebildete Ankerkörper-Endabschnitt so gestaltet, dass die sich konisch verjüngende Innenumfangsfläche an jeder Stelle einen radialen Abstand zu der mit der Hauptachse zusammenfallenden mittigen Längsachse des Ankerkörpers hat.Within the electromagnetic drive device, the axially movably mounted armature with its armature body, which has flux-conducting properties, interacts magnetically with a flux-conducting yoke arrangement, preferably ring-shaped and symmetrically constructed, on the stator, with a permanent magnetic bias being generated by the additional permanent magnet. The length of the armature body is such that it dips into the adjacent pole ring with both armature body end sections regardless of the currently assumed lifting position of the armature, so that there is an axial overlap between each armature body end section and a partial length of the adjacent pole ring. A radial annular gap is formed between each pole ring and the end section of the armature body immersed in it, through which both the permanent magnetic field of the permanent magnet and, with a corresponding current supply, the coil magnetic field of the adjacent magnet coil passes. In connection with the annular design of at least one of the armature body end sections, at least in the length section adjoining the free end with an inner cone, it is achieved that the armature body is acted upon by a resulting axial drive force despite the radial magnetic gap, which is more magnetic Stray fields can be explained that arise because the ring cross-section of the armature body end section available to the magnetic flux is relatively small and decreases continuously towards the free end of the armature body end section. As a result, according to the invention, a mixture of radial and axial components of the reluctance force is used with the aid of a special, conically tapering shape of at least one axial end section of the armature body in order to generate a largely proportional stroke-force characteristic. The design according to the invention results in a relatively linear, proportional behavior even in the edge regions. In conjunction with the permanent magnetic bias, particularly high dynamics can be achieved with low inductance. The high dynamics are particularly pronounced when the permanent magnet belongs to the stator in accordance with a preferred embodiment and thus does not contribute to the moving mass. The internally conical end section of the anchor body is preferably designed such that the conically tapering inner circumferential surface is at a radial distance from the central longitudinal axis of the anchor body which coincides with the main axis.
Der in mindestens einem ringförmigen Anker-Endabschnitt ausgebildete Innenkonus erstreckt sich ausgehend vom stirnseitigen freien Ende des Anker-Endabschnittes axial mit zunehmender Verjüngung in den Anker-Endabschnitt hinein, wobei er sich bevorzugt über die gesamte axiale Länge des ringförmigen Anker-Endabschnittes erstreckt, gleichwohl aber auch kürzer sein kann und in einen hohlzylindrischen Längenabschnitt übergehen kann.The inner cone formed in at least one annular armature end section extends axially from the front free end of the armature end section with increasing taper into the armature end section, whereby it preferably extends over the entire axial length of the annular armature end section, but nevertheless can also be shorter and can merge into a hollow cylindrical length section.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.
Bevorzugt sind beide Ankerkörper-Endabschnitte ringförmig gestaltet und verfügen über eine sich ausgehend vom freien Ende nach axial innen hin konisch verjüngende Innenumfangsfläche. Diese beiden Ankerkörper-Endabschnitte sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Durch die beidseitige Anordnung eines innen konischen Ankerkörper-Endabschnittes können Antriebskräfte in beiden Axialrichtungen bei bistabiler Funktionalität erzeugt werden. Ist nur eine monostabile Funktionalität gewünscht, die beispielsweise mit einer Federrückstellung arbeitet, genügt im Prinzip ein nur einseitiger Innenkonus. Die gegenüberliegende Seite kann in diesem Falle beispielsweise zylinderförmig ausgeführt sein, hat jedoch ebenfalls eine unabhängig von der Hubposition des Ankers vorliegende ständige teilweise axiale Überdeckung mit dem benachbarten Polring.Both anchor body end sections are preferably designed to be ring-shaped and have an inner circumferential surface which tapers axially inwards from the free end. These two anchor body end sections are preferably of identical design. The arrangement of an internally conical anchor body end section on both sides means that driving forces can be generated in both axial directions with bistable functionality. If only a monostable functionality is required that works with a spring return, for example, an inner cone on only one side is sufficient in principle. In this case, the opposite side can, for example, have a cylindrical shape, but also has a constant, partially axial overlap with the adjacent pole ring, regardless of the stroke position of the armature.
Die axiale Länge des flussleitende Eigenschaften aufweisenden Ankerkörpers ist vorzugsweise so gewählt, dass in einer mittleren Hubposition des Ankers, in der die beiden Ankerkörper-Endabschnitte mit gleicher axialer Überdeckungslänge in den jeweils benachbarten Polring eintauchen, diese axiale Überdeckungslänge beidseits jeweils das 0,3-fache bis 1,5-fache des von dem Anker bei seiner Hubbewegung maximal ausführbaren Hubes entspricht. Die einseitige axiale Überdeckungslänge bei dieser Konstellation entspricht beispielsweise dem Ankerhub.The axial length of the armature body, which has flux-conducting properties, is preferably selected so that in a central stroke position of the armature in which the two armature body end sections dip into the respective adjacent pole ring with the same axial overlap length, this axial length The overlap length on both sides corresponds to 0.3 times to 1.5 times the maximum stroke that can be performed by the armature during its stroke movement. The one-sided axial overlap length in this constellation corresponds, for example, to the armature stroke.
Der Konuswinkel der konischen Innenumfangsfläche des Ankerkörper-Endabschnittes, der auch als Öffnungswinkel bezeichnet werden kann, liegt vorzugsweise in einem Bereich von, je einschließlich, 20° bis 120°, wobei er insbesondere in einem Bereich von, je einschließlich, 40° bis 80° liegt.The cone angle of the conical inner circumferential surface of the anchor body end section, which can also be referred to as the opening angle, is preferably in a range of, both inclusive, 20 ° to 120 °, in particular in a range of, both inclusive, 40 ° to 80 ° lies.
An seinem freien Ende ist der ringförmige Ankerkörper-Endabschnitt vorzugsweise abgeflacht oder abgerundet. Alternativ kann er auch mit einer axial orientierten Kante auslaufen.At its free end, the annular anchor body end section is preferably flattened or rounded. Alternatively, it can also terminate with an axially oriented edge.
Der Permanentmagnet ist zweckmäßigerweise ringförmig ausgebildet, sodass er als Ringmagnet bezeichnet werden kann. Er ist insbesondere koaxial zu der Hauptachse angeordnet.The permanent magnet is expediently designed in the shape of a ring, so that it can be referred to as a ring magnet. In particular, it is arranged coaxially to the main axis.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der ringförmige Permanentmagnet radial magnetisiert ist. Hierbei liegt der eine der beiden Magnetpole im Bereich des Außenumfanges und der andere der beiden Magnetpole im Bereich des Innenumfanges des ringförmigen Permanentmagneten.It is considered particularly advantageous if the annular permanent magnet is magnetized radially. Here, one of the two magnetic poles lies in the area of the outer circumference and the other of the two magnetic poles in the area of the inner circumference of the ring-shaped permanent magnet.
Als besonders zweckmäßig wird es angesehen, wenn der Permanentmagnet als Bestandteil des Stators ausgeführt ist. Der Anker hat vorzugsweise keinerlei permanentmagnetische Komponenten. Da ein zum Stator gehörender Permanentmagnet die Hubbewegung des Ankers nicht mitzumachen hat, lässt sich der Anker mit einer hohen Schaltdynamik und mit einer schnellen Reaktionszeit auf ein elektrisches Betätigungssignal betreiben. Er kann zudem sehr kostengünstig einteilig hergestellt werden.It is considered particularly expedient if the permanent magnet is designed as a component of the stator. The armature preferably has no permanent magnetic components. Since a permanent magnet belonging to the stator does not have to take part in the stroke movement of the armature, the armature can be operated with high switching dynamics and with a fast response time to an electrical actuation signal. It can also be produced in one piece at very low cost.
Der zum Stator gehörende, bevorzugt ringförmige Permanentmagnet ist zweckmäßigerweise mit koaxialer Ausrichtung axial zwischen den beiden Magnetspulen angeordnet. Somit liegt jede der beiden Magnetspulen zwischen dem Permanentmagnet und einem der beiden Polringe. Das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten setzt sich aus zwei Teil-Magnetfeldern zusammen, die beide jeweils den über flussleitende Eigenschaften verfügenden Ankerkörper und außerdem jeweils einen der beiden über flussleitende Eigenschaften verfügenden Polringe durchsetzen.The preferably ring-shaped permanent magnet belonging to the stator is expediently arranged axially between the two magnet coils with a coaxial alignment. Thus, each of the two magnet coils lies between the permanent magnet and one of the two pole rings. The permanent magnetic field of the permanent magnet is made up of two partial magnetic fields, both of which penetrate the armature body, which has flux-conducting properties, and also one of the two pole rings, which have flux-conducting properties.
Bevorzugt enthält die Jocheinrichtung auch noch eine die beiden Magnetspulen, die beiden Polringe und den Permanentmagnet radial außen umschließende flussleitende Jochhülse, die mit beiden Polringen und vorzugsweise auch mit dem Permanentmagnet in flussleitender Verbindung steht. Die beiden vorgenannten Teil-Magnetfelder werden in dem radial außerhalb der Magnetspulen liegenden Bereich von der Jochhülse zwischen dem Permanentmagnet und einem jeweiligen Polring geleitet.The yoke device preferably also contains a flux-conducting yoke sleeve which surrounds the two magnet coils, the two pole rings and the permanent magnet radially on the outside and which is in flux-conducting connection with both pole rings and preferably also with the permanent magnet. The two aforementioned partial magnetic fields are guided by the yoke sleeve between the permanent magnet and a respective pole ring in the area lying radially outside the magnet coils.
Bevorzugt ist der Anker relativ zu dem Stator zwischen zwei axial einander entgegengesetzten Hubendlagen bewegbar. Vorteilhaft ist es, wenn der Anker durch eine zwischen dem Stator und dem Anker wirksame Federeinrichtung ständig in eine der beiden Hubendlagen vorgespannt ist. Mittels einer solchen Federvorspannung lässt sich sehr einfach ein monostabiles Betriebsverhalten des Ankers verwirklichen. Im Zusammenhang mit einem Proportional-Magnetventil kann mittels eines durch eine Federeinrichtung in eine Hubendlage vorgespannten Ankers insbesondere ein Ventiltyp „Normalerweise Geschlossen“ oder „Normalerweise Geöffnet“ verwirklicht werden.The armature is preferably movable relative to the stator between two axially opposite stroke end positions. It is advantageous if the armature is constantly biased into one of the two stroke end positions by a spring device acting between the stator and the armature. A monostable operating behavior of the armature can be achieved very easily by means of such a spring preload. In connection with a proportional solenoid valve, a valve type “normally closed” or “normally open” can be implemented by means of an armature pretensioned by a spring device into a stroke end position.
Die Federeinrichtung ist vorzugsweise auch vorhanden, wenn die Antriebseinrichtung mit einer bistabilen Funktionalität des Ankers ausgelegt ist.The spring device is preferably also present if the drive device is designed with a bistable functionality of the armature.
Vorzugsweise ist die Federeinrichtung einem der beiden axialen Endbereiche des Ankers zugeordnet und dort axial zwischen den Anker und einen Bestandteil des Stators eingegliedert. Die Federeinrichtung ist zweckmäßigerweise eine Druckfedereinrichtung.The spring device is preferably assigned to one of the two axial end regions of the armature and incorporated there axially between the armature and a component of the stator. The spring device is expediently a compression spring device.
Der Anker ist zweckmäßigerweise bezüglich dem Stator radial abgestützt und axial linear verschiebbar geführt. Eine Berührung zwischen dem Ankerkörper und dem Stator ist vorzugsweise nicht vorhanden. Zweckmäßigerweise erstreckt sich radial zwischen dem Ankerkörper und dem Stator über die gesamte axiale Länge des Ankerkörpers hinweg ein ringförmiger Luftspalt. Für die Linearführung bezüglich des Stators verantwortlich sind zweckmäßigerweise zwei jeweils zusätzlich zu dem Ankerkörper vorhandene Führungszapfen des Ankers, die jeweils einem der beiden axialen Endbereiche des Ankers zugeordnet sind und die jeweils in eine am Stator ausgebildete Führungsausnehmung in radial abgestützter Weise axial verschiebbar eintauchen. Die Führungszapfen bestehen insbesondere aus einem nicht flussleitenden Material, sodass sie weder das Permanentmagnetfeld noch die Spulenmagnetfelder in irgendeiner Weise beeinflussen. Die Führungszapfen sind zweckmäßigerweise voneinander gesonderte Bauteile, können aber auch von den beiden Endabschnitten eines den Ankerkörper durchsetzenden einstückigen Führungskörpers gebildet sein.The armature is expediently supported radially with respect to the stator and guided axially linearly displaceable. There is preferably no contact between the armature body and the stator. An annular air gap expediently extends radially between the armature body and the stator over the entire axial length of the armature body. Responsible for the linear guidance with respect to the stator are expediently two additional guide pins of the armature which are present in addition to the armature body and which are each assigned to one of the two axial end regions of the armature and which each immerse axially displaceably in a radially supported guide recess on the stator. The guide pins consist in particular of a non-flux-conducting material so that they neither influence the permanent magnetic field nor the coil magnetic fields in any way. The guide pins are expediently separate components from one another, but can also be formed by the two end sections of a one-piece guide body penetrating the anchor body.
Der Ankerkörper hat außen bevorzugt durchweg eine kreiszylindrische Formgebung, die zweckmäßigerweise keinerlei Abstufung hat.On the outside, the anchor body preferably has a circular cylindrical shape throughout, which expediently has no gradation.
Die Führungszapfen sind an ihrem radialen Außenumfang vorzugsweise ebenfalls kreiszylindrisch gestaltet. The guide pins are preferably also circular-cylindrical on their radial outer circumference.
Mindestens eine der beiden statorseitigen Führungsausnehmungen ist zweckmäßigerweise von einer zylindrisch konturierten zentralen Ringöffnung beider Polringe gebildet. Prinzipiell kann jeder der beiden Polringe eine der beiden Führungsausnehmungen definieren. Als mögliche Ausführungsform wird es jedoch bevorzugt, wenn einer der beiden Polringe keine Führungsaufgaben übernimmt und stattdessen der diesem Polring zugeordnete Führungszapfen in eine Führungsausnehmung des Stators eintaucht, die von einem anderen Bestandteil des Stators definiert ist, beispielsweise von einem axialen Abschlusselement, das bevorzugt keine flussleitende Eigenschaften hat.At least one of the two stator-side guide recesses is expediently formed by a cylindrically contoured central ring opening of both pole rings. In principle, each of the two pole rings can define one of the two guide recesses. As a possible embodiment, however, it is preferred if one of the two pole rings does not take on any guiding tasks and instead the guide pin assigned to this pole ring dips into a guide recess of the stator that is defined by another component of the stator, for example by an axial closing element that is preferably not flux-conducting Has properties.
Jeder ringförmige Ankerkörper-Endabschnitt ist, zumindest wenn er über eine sich konisch verjüngende Innenumfangsfläche hat, bevorzugt kragenförmig ausgebildet.Each annular anchor body end section, at least when it has a conically tapering inner circumferential surface, is preferably designed in the shape of a collar.
Vorzugsweise umrahmt jeder ringförmige Ankerkörper-Endabschnitt eine axial offene stirnseitige Ausnehmung des Ankerkörpers, die eine ebene, bevorzugt kreisförmige Bodenfläche hat, die sich in einer zur Hauptachse rechtwinkeligen Ebene erstreckt.Each ring-shaped anchor body end section preferably frames an axially open end-face recess of the anchor body which has a flat, preferably circular bottom surface which extends in a plane at right angles to the main axis.
Bevorzugt erstrecken sich beide Führungszapfen mit zumindest einer Teillänge innerhalb einer vom zugeordneten ringförmigen Ankerkörper-Endabschnitt umschlossenen stirnseitigen Ausnehmung des Ankerkörpers. Hierbei kann ein radialer Ringspalt zwischen jedem Führungszapfen und dem zugeordneten ringförmigen Ankerkörper-Endabschnitt vorliegen, der sich im Falle einer sich nach axial innen hin konisch verjüngenden Innenumfangsfläche des Ankerkörper-Endabschnittes entsprechend verjüngt.Both guide pins preferably extend with at least a partial length within an end-face recess of the anchor body that is enclosed by the associated annular anchor body end section. Here, there can be a radial annular gap between each guide pin and the associated annular anchor body end section, which tapers accordingly in the case of an axially inwardly tapering inner circumferential surface of the anchor body end section.
Zweckmäßigerweise ragt jeder Führungszapfen axial aus dem Ankerkörper heraus. Es ist vorteilhaft, wenn zumindest der aus der stirnseitigen Ausnehmung herausragende Längenabschnitt des Führungszapfens zwecks einer Linearführung des Ankers mit einer Führungsausnehmung des Stators zusammenwirkt.Each guide pin expediently protrudes axially from the anchor body. It is advantageous if at least the length section of the guide pin protruding from the frontal recess interacts with a guide recess of the stator for the purpose of linear guidance of the armature.
Angaben bezüglich flussleitender Eigenschaften verstehen sich als Eigenschaften zur Leitung magnetischen Flusses. Soweit Bestandteile der elektromagnetischen Antriebseinrichtung flussleitend sind, basiert ihre flussleitende Eigenschaft bevorzugt auf einer Ausgestaltung aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere aus einem weichmagnetischen Material. Nicht flussleitende Komponenten bestehen beispielsweise aus Kunststoffmaterial, aus Aluminiummaterial oder aus einem austenitischen Material.Information regarding flux-conducting properties are understood as properties for conducting magnetic flux. Insofar as components of the electromagnetic drive device are flux-conducting, their flux-conducting property is preferably based on a configuration made of a ferromagnetic material, in particular a soft magnetic material. Components that do not conduct flux consist, for example, of plastic material, of aluminum material or of an austenitic material.
Zweckmäßigerweise beträgt im Bereich bzw. auf axialer Höhe des freien Endes des Ankerkörper-Endabschnittes die von der konischen Innenumfangsfläche umrahmte Kreisfläche mindestens 75% und zweckmäßigerweise im Bereich von 90% der Kreisfläche, die der Außenumfang des ringförmigen Ankerkörper-Endabschnittes umschließt.Appropriately in the area or at the axial height of the free end of the anchor body end section, the circular area framed by the conical inner circumferential surface is at least 75% and expediently in the area of 90% of the circular area which surrounds the outer circumference of the annular anchor body end section.
Ein die elektromagnetische Antriebseinrichtung beinhaltendes Proportional-Magnetventil ist in einer bevorzugten Ausgestaltung als Sitzventil ausgebildet, wobei sein Ventilglied an einer vorderen Stirnseite des Ankers angeordnet ist und innerhalb einer von dem Ventilgehäuse begrenzten Ventilkammer einem Ventilsitz gegenüberliegt, der eine innere Kanalmündung eines in die Ventilkammer einmündenden ersten Fluidkanals umrahmt und an dem das Ventilglied in einer Schließstellung anliegt. In die Ventilkammer mündet noch ein weiterer, zweiter Fluidkanal, der durch die Ventilkammer hindurch mit dem ersten Fluidkanal kommuniziert, wenn das Ventilglied durch entsprechende Betätigung des Ankers in eine von dem Ventilsitz abgehobene Offenstellung bewegt ist.A proportional solenoid valve containing the electromagnetic drive device is designed in a preferred embodiment as a seat valve, its valve member being arranged on a front end face of the armature and located within a valve chamber delimited by the valve housing opposite a valve seat, which has an inner channel opening of a first channel opening into the valve chamber Framed fluid channel and on which the valve member rests in a closed position. Another, second fluid channel opens into the valve chamber and communicates with the first fluid channel through the valve chamber when the valve member is moved into an open position lifted from the valve seat by appropriate actuation of the armature.
Der Anker ist zweckmäßigerweise axial von einem Druckausgleichskanal durchsetzt, der zumindest in der Schließstellung des Ventilgliedes eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidkanal und einer von einer hinteren Stirnseite des Ankers begrenzten Druckausgleichskammer herstellt, wobei der Querschnitt der Druckausgleichskammer gleich groß ist wie der Querschnitt der inneren Kanalmündung des ersten Fluidkanals. Dadurch ist der Anker druckausgeglichen, sodass die auf ihn ausübbare Antriebskraft von den Fluidkräften des zu steuernden Fluides unabhängig ist.The armature is expediently axially penetrated by a pressure equalization channel which, at least in the closed position of the valve member, creates a fluid connection between the first fluid channel and a pressure equalization chamber delimited by a rear end face of the armature, the cross section of the pressure equalization chamber being the same size as the cross section of the inner channel opening of the first fluid channel. As a result, the armature is pressure-balanced so that the drive force that can be exerted on it is independent of the fluid forces of the fluid to be controlled.
Die elektromagnetische Antriebseinrichtung kann mit einer Sensorik ausgestattet sein, die eine Positionserfassung des Ankers gestattet. Eine solche Sensorik umfasst beispielsweise eine mit einem permanentmagnetischen Element kooperierende Hall-Sensoreinrichtung, wobei das permanentmagnetische Element vorzugsweise als ein Magnetring ausgebildet ist.The electromagnetic drive device can be equipped with a sensor system that allows the position of the armature to be detected. Such a sensor system includes, for example, a Hall sensor device that cooperates with a permanent magnetic element, the permanent magnetic element preferably being designed as a magnetic ring.
Nachfolgend wird die Erfindung an der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 eine bevorzugte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Proportional-Magnetventils in teilweise aufgebrochenem Zustand, wobei dieses Magnetventil mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebseinrichtung ausgestattet ist,
- 2 eine weitere aufgebrochene Darstellung der Anordnung aus 1, wobei abweichend zur 1 bei der Antriebseinrichtung nicht nur der Stator, sondern auch der Anker im Längsschnitt gezeigt ist,
- 3 einen Längsschnitt der Anordnung aus 1 und 2 in einer Schließstellung des Ventilgliedes, in der der Anker eine von zwei möglichen Hubendlagen einnimmt,
- 4 den gleichen Längsschnitt wie in 3, jedoch in einer Offenstellung des Ventilgliedes, in der der Anker eine mittlere Hubposition einnimmt, und
- 5 wiederum einen Längsschnitt entsprechend den 3 und 4, wobei das Ventilglied in einer maximalen Offenstellung gezeigt ist und der Anker die bezüglich des in 3 gezeigten Betriebszustandes entgegengesetzte Hubendlage einnimmt.
The invention is explained in more detail below using the accompanying drawing. In this show: - 1 a preferred first embodiment of the proportional solenoid valve according to the invention in a partially opened state, this solenoid valve being equipped with a preferred embodiment of the electromagnetic drive device according to the invention,
- 2 a further broken-away representation of the arrangement 1 , where different from 1 not only with the drive mechanism the stator but also the armature is shown in longitudinal section,
- 3 a longitudinal section of the arrangement 1 and 2 in a closed position of the valve member, in which the armature assumes one of two possible stroke end positions,
- 4th the same longitudinal section as in 3 , but in an open position of the valve member in which the armature assumes a middle stroke position, and
- 5 again a longitudinal section corresponding to 3 and 4th , wherein the valve member is shown in a maximum open position and the armature with respect to the in 3 shown operating state assumes the opposite stroke end position.
In der Zeichnung ist ein Proportional-Magnetventil 1 illustriert, das mit einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung 2 ausgestattet ist, durch die ein Ventilglied 3 des Magnetventils 1 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Steuerbewegung 4 antreibbar ist.In the drawing is a proportional solenoid valve 1 illustrates that with an electromagnetic drive device 2 is equipped, through which a valve member 3 of the solenoid valve 1 to a linear control movement indicated by a double arrow 4th is drivable.
Die Antriebseinrichtung 2 hat eine imaginäre Hauptachse 5, bei der es sich exemplarisch um eine zentrale Längsachse der Antriebseinrichtung 1 handelt. Die Steuerbewegung 4 des Ventilgliedes 3 erfolgt in der Achsrichtung der Hauptachse 5.The drive device 2 has an imaginary main axis 5 , which is exemplarily a central longitudinal axis of the drive device 1 acts. The tax movement 4th of the valve member 3 takes place in the axis direction of the main axis 5 .
Das Magnetventil 1 hat ein Ventilgehäuse 6. Das Ventilgehäuse 6 ist exemplarisch mehrteilig ausgebildet und umfasst eine erste Gehäusekomponente 7 sowie eine an die erste Gehäusekomponente 7 angebaute zweite Gehäusekomponente 8. Bevorzugt ist die zweite Gehäusekomponente 8 durch Befestigungsmittel 11, insbesondere Befestigungsschrauben, in lösbarer Weise an der ersten Gehäusekomponente 7 fixiert.The solenoid valve 1 has a valve housing 6th . The valve body 6th is exemplarily designed in several parts and comprises a first housing component 7th and one on the first housing component 7th attached second housing component 8th . The second housing component is preferred 8th by fasteners 11 , in particular fastening screws, in a detachable manner on the first housing component 7th fixed.
Die zweite Gehäusekomponente 8 ist bevorzugt von einem Stator 12 der Antriebseinrichtung 2 gebildet. Die Antriebseinrichtung 2 hat außerdem einen Anker 13, der relativ zu dem Stator 12 in der Achsrichtung der Hauptachse 5 linear hin und her bewegbar ist, wobei diese Bewegung im folgenden als Hubbewegung 14 bezeichnet wird, die durch einen Doppelpfeil angedeutet ist.The second housing component 8th is preferred by a stator 12 the drive device 2 educated. The drive device 2 also has an anchor 13 that is relative to the stator 12 in the axial direction of the main axis 5 is linearly movable back and forth, this movement in the following as a lifting movement 14th is indicated, which is indicated by a double arrow.
Die Antriebseinrichtung 2 hat als Bestandteile des Stators 12 ausgebildete, von außen her zugängliche Anschlusselemente 15, an die eine elektrische Ansteuerspannung anlegbar ist, durch die die Antriebseinrichtung 2 zur Erzeugung der Hubbewegung 14 betätigbar ist.The drive device 2 has as part of the stator 12 trained, externally accessible connection elements 15th , to which an electrical control voltage can be applied, through which the drive device 2 to generate the stroke movement 14th is actuated.
In der ersten Gehäusekomponente 7 ist eine Vertiefung ausgebildet, die durch die angebaute zweite Gehäusekomponente 8 verschlossen ist, sodass sie eine Ventilkammer 16 bildet, in die der Anker 13 mit einem vorderen Endabschnitt 17 hineinragt. Stirnseitig an diesem vorderen Endabschnitt 17 ist das schon erwähnte Ventilglied 3 angebracht, das exemplarisch aus einem gummielastischen Dichtelement besteht, das beispielsweise scheibenförmig oder plattenförmig ausgebildet ist.In the first housing component 7th a recess is formed through the attached second housing component 8th is closed so that it has a valve chamber 16 forms into which the anchor 13 with a front end portion 17th protrudes. On the face of this front end section 17th is the valve member already mentioned 3 attached, which exemplarily consists of a rubber-elastic sealing element, which is for example disc-shaped or plate-shaped.
Die erste Gehäusekomponente 7 ist von einem ersten Fluidkanal 22 durchsetzt, der mit einer ersten äußeren Anschlussöffnung 22a zu einer Außenfläche der ersten Gehäusekomponente 7 hin ausmündet und außerdem mit einer ersten inneren Kanalmündung 22b in die Ventilkammer 16 einmündet. Die erste innere Kanalmündung 22b liegt dem Ventilglied 3 in der Achsrichtung der Hauptachse 5 gegenüber und ist von einem dem Ventilglied 3 zugewandten ringförmigen Ventilsitz 24 umrahmt.The first housing component 7th is from a first fluid channel 22nd interspersed with a first external connection opening 22a to an outer surface of the first housing component 7th opens out and also with a first inner canal mouth 22b into the valve chamber 16 joins. The first inner canal mouth 22b lies the valve member 3 in the axial direction of the main axis 5 opposite and is of one of the valve member 3 facing annular valve seat 24 framed.
Ein ebenfalls die erste Gehäusekomponente 7 durchsetzender zweiter Fluidkanal 23 mündet mit einer zweiten äußeren Anschlussöffnung 23a zur Außenfläche der ersten Gehäusekomponente 7 aus und mündet außerdem mit einer zweiten inneren Kanalmündung 23b derart in die Ventilkammer 16 ein, dass unabhängig von der momentanen Stellung des Ventilgliedes 3 eine offene Verbindung zwischen der Ventilkammer 16 und der zweiten äußeren Anschlussöffnung 23a vorliegt.Also the first housing component 7th penetrating second fluid channel 23 opens with a second external connection opening 23a to the outer surface of the first housing component 7th and also opens with a second inner channel mouth 23b so into the valve chamber 16 one that regardless of the current position of the valve member 3 an open connection between the valve chamber 16 and the second external connection opening 23a present.
Bei einer typischen Betriebsweise des Proportional-Magnetventils 1 wird an der ersten äußeren Anschlussöffnung 22a ein unter Überdruck stehendes Fluid in den ersten Fluidkanal 22 eingespeist, beispielsweise Druckluft. Solange das Ventilglied 3 in einer aus 3 ersichtlichen Schließstellung an dem Ventilsitz 24 anliegt, ist der erste Fluidkanal 22 von der Ventilkammer 16 und somit auch von dem zweiten Fluidkanal 23 abgetrennt, sodass keine Fluidströmung stattfindet. Durch entsprechende Betätigung der Antriebseinrichtung 2 kann das Ventilglied 3 derart zu einer Steuerbewegung 4 angetrieben werden, dass es eine von dem Ventilsitz 24 abgehobene Offenstellung einnimmt, wobei die 4 und 5 zwei mögliche Offenstellungen illustrieren. In jeder Offenstellung kann das in den ersten Fluidkanal 22 eingespeiste Fluid durch die freigegebene erste innere Kanalmündung 22b hindurch in die Ventilkammer 16 einströmen und von dort durch den zweiten Fluidkanal 23 und die zweite äußere Anschlussöffnung 23a hindurch aus dem Ventilgehäuse 6 zu einem angeschlossenen Verbraucher herausströmen.In a typical mode of operation of the proportional solenoid valve 1 is at the first external connection opening 22a a pressurized fluid in the first fluid channel 22nd fed in, for example compressed air. As long as the valve member 3 in one out 3 apparent closed position on the valve seat 24 is applied is the first fluid channel 22nd from the valve chamber 16 and thus also from the second fluid channel 23 separated so that no fluid flow takes place. By actuating the drive device accordingly 2 can the valve member 3 such a tax move 4th be driven that there is one of the valve seat 24 lifted open position, with the 4th and 5 illustrate two possible open positions. This can be done in the first fluid channel in any open position 22nd injected fluid through the released first inner channel mouth 22b through into the valve chamber 16 flow in and from there through the second fluid channel 23 and the second external connection opening 23a through from the valve housing 6th flow out to a connected consumer.
Es versteht sich, dass das Magnetventil 1 auch mit umgekehrter Strömungsrichtung betreibbar ist, wobei das zu steuernde Fluid an der zweiten äußeren Anschlussöffnung 23a eingespeist wird.It goes without saying that the solenoid valve 1 can also be operated with the reverse flow direction, the fluid to be controlled being at the second outer connection opening 23a is fed in.
Die von dem Ventilglied 3 im Rahmen der Steuerbewegung 4 einnehmbaren Ventilgliedstellungen seien im Folgenden auch als Steuerstellungen bezeichnet. Eine dieser Steuerstellungen ist die aus 3 ersichtliche Schließstellung. Weitere Steuerstellungen sind vom Ventilsitz 24 abgehobene Offenstellungen, wobei das Ventilglied 3 stufenlos in unterschiedlichen Offenstellungen positionierbar ist, die sich im Abstand zum Ventilsitz 24 voneinander unterscheiden. Die 5 zeigt eine maximale Offenstellung mit größtmöglichem Abstand zwischen dem Ventilglied 3 und dem Ventilsitz 24. In der 4 ist eine Mittel-Offenstellung gezeigt, die mittig zwischen der Schließstellung und der maximalen Offenstellung liegt.The one from the valve member 3 as part of the tax movement 4th ingestible Valve member positions are also referred to below as control positions. One of these control positions is the off 3 visible closed position. Further control positions are from the valve seat 24 lifted open positions, the valve member 3 can be continuously positioned in different open positions, which are at a distance from the valve seat 24 differ from each other. The 5 shows a maximum open position with the greatest possible distance between the valve member 3 and the valve seat 24 . In the 4th a central open position is shown, which is located centrally between the closed position and the maximum open position.
Die stufenlose Einstellbarkeit unterschiedlicher Offenstellungen ermöglicht die Öffnung unterschiedlich großer Strömungsquerschnitte, sodass das Magnetventil 1 zur Druckregelung und/oder Durchflussregelung eingesetzt werden kann.The infinitely variable adjustability of different open positions enables the opening of flow cross-sections of different sizes, so that the solenoid valve 1 can be used for pressure control and / or flow control.
Da das Ventilglied 3 antriebsmäßig mit dem Anker 13 gekoppelt ist, ergibt sich die Steuerbewegung 4 des Ventilgliedes 3 aus der Hubbewegung 14 des Ankers 13. Wenn das Ventilglied 3 fest am Anker 13 angebracht ist, stimmt die Steuerbewegung 4 mit der Hubbewegung 14 direkt überein. Beim Ausführungsbeispiel ist dies der Fall.Since the valve member 3 driving with the armature 13 is coupled, the control movement results 4th of the valve member 3 from the lifting movement 14th of the anchor 13 . When the valve member 3 firmly on the anchor 13 is appropriate, the steering movement is correct 4th with the lifting movement 14th directly match. This is the case in the exemplary embodiment.
Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist das Ventilglied 3 separat vom Anker 13 ausgebildet, gleichwohl jedoch durch geeignete Kopplungsmittel antriebsmäßig mit dem Anker 13 gekoppelt.According to a non-illustrated embodiment, the valve member 3 separate from the anchor 13 formed, but nevertheless driven by suitable coupling means with the armature 13 coupled.
Der Anker 13 kann im Rahmen der Hubbewegung 14 zwischen einer aus 3 ersichtlichen ersten Hubendlage und einer aus 5 ersichtlichen zweiten Hubendlage verfahren werden. Die erste Hubendlage des Ankers 13 entspricht der Schließstellung des Ventilgliedes 13, die zweite Hubendlage der maximalen Offenstellung des Ventilgliedes 3. Zwischen diesen beiden axial einander entgegengesetzten Hubendlagen kann der Anker 13 relativ zu dem Stator 12 stufenlos positioniert werden.The anchor 13 can in the context of the lifting movement 14th between one out 3 apparent first stroke end position and one out 5 apparent second stroke end position. The first stroke end position of the armature 13 corresponds to the closed position of the valve member 13 , the second stroke end position of the maximum open position of the valve member 3 . The armature can move between these two axially opposite stroke end positions 13 relative to the stator 12 can be positioned steplessly.
Im Folgenden wird ein bevorzugter Aufbau der elektromagnetischen Antriebseinrichtung 2 beschrieben.A preferred structure of the electromagnetic drive device is described below 2 described.
Der Stator 12 der Antriebseinrichtung 2 hat eine Spulenanordnung 25, die elektrisch an die Anschlusselemente 15 angeschlossen ist und durch Anlegen einer Ansteuerspannung an die Anschlusselemente 15 elektrisch bestrombar ist. Die Spulenanordnung 25 ist koaxial zu der Hauptachse 5 angeordnet und hat zwei zueinander koaxiale Magnetspulen 26, 27, die im Folgenden auch als erste Magnetspule 26 und als zweite Magnetspule 27 bezeichnet werden.The stator 12 the drive device 2 has a coil arrangement 25th that are electrically connected to the connection elements 15th is connected and by applying a control voltage to the connection elements 15th is electrically energized. The coil arrangement 25th is coaxial with the major axis 5 arranged and has two coaxial magnetic coils 26th , 27 , hereinafter also referred to as the first solenoid 26th and as a second solenoid 27 are designated.
Bevorzugt sind die beiden Magnetspulen 26, 27 hinsichtlich ihrer Abmessungen und ihres Leistungsvermögens identisch ausgebildet.The two magnetic coils are preferred 26th , 27 designed identically in terms of their dimensions and performance.
Die beiden Magnetspulen 26, 27 enthalten jeweils eine aus einem isolierend umhüllten Spulendraht bestehende Spulenwicklung, wobei die beiden Magnetspulen 26, 27 gleichsinnig gewickelt sind. Sie sind beide an die Anschlusselemente 15 angeschlossen, sodass das Anlegen einer Betätigungsspannung gleichzeitig bei beiden Magnetspulen 26, 27 ein zur besseren Unterscheidung als Spulenmagnetfeld bezeichnetes Magnetfeld hervorruft.The two magnet coils 26th , 27 each contain a coil winding consisting of an insulatively sheathed coil wire, the two magnetic coils 26th , 27 are wound in the same direction. They are both attached to the connector 15th connected, so that the application of an actuating voltage simultaneously to both solenoid coils 26th , 27 a magnetic field called a coil magnetic field for better differentiation.
Bevorzugt sind die beiden Magnetspulen 26, 27 in Reihe geschaltet, sodass sie vom gleichen Betätigungsstrom durchflossen werden. Grundsätzlich können sie aber auch separat voneinander ausgebildet sein und gesondert voneinander betätigt werden. Relevant ist, dass die Spulenmagnetfelder über in der Zeichnung durch Pfeile angedeutete Feldrichtungen 28 verfügen, die in dem axial zwischen den beiden Magnetspulen 26, 27 liegenden Bereich einander entgegengesetzt orientiert sind.The two magnetic coils are preferred 26th , 27 connected in series so that the same actuating current flows through them. In principle, however, they can also be designed separately from one another and actuated separately from one another. It is relevant that the coil magnetic fields have field directions indicated by arrows in the drawing 28 have in the axially between the two solenoids 26th , 27 lying area are oriented opposite to each other.
Jede Magnetspule 26, 27 hat bevorzugt einen aus dem Spulendraht bestehenden Wicklungsteil 26a, 27a und einen den Wicklungsteil 26a, 27a tragenden, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial bestehenden ringförmigen Spulenträger 26b, 27b.Any solenoid 26th , 27 preferably has a winding part consisting of the coil wire 26a , 27a and one the winding part 26a , 27a supporting, in particular consisting of a plastic material, annular coil carrier 26b , 27b .
Zu dem Stator 12 gehört außerdem ein ringförmiger Permanentmagnet 32, der in zu der Hauptachse 5 koaxialer Ausrichtung axial zwischen den beiden Magnetspulen 26, 27 angeordnet ist. To the stator 12 also includes an annular permanent magnet 32 that is in to the main axis 5 coaxial alignment axially between the two magnet coils 26th , 27 is arranged.
Der Permanentmagnet 32 ruft in Verbindung mit einer noch zu erläuternden flussleitenden Jocheinrichtung 33 des Stators 12 eine permanentmagnetische Vorspannung des Ankers 13 hervor. Als flussleitend wird die Eigenschaft verstanden, magnetische Feldlinien und somit magnetischen Fluss leiten zu können.The permanent magnet 32 calls in connection with a still to be explained flux-guiding yoke device 33 of the stator 12 permanent magnetic bias of the armature 13 emerged. Flux-conducting is the property of being able to conduct magnetic field lines and thus magnetic flux.
Der Permanentmagnet 32 kann prinzipiell auch als Bestandteil des Ankers 13 ausgeführt sein, erweist sich jedoch als besonders vorteilhaft bei einer Integration in den Stator 12, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist.The permanent magnet 32 can in principle also as part of the anchor 13 be executed, however, proves to be particularly advantageous when integrated into the stator 12 as is the case with the exemplary embodiment.
Bevorzugt ist der als Ringmagnet ausgebildete Permanentmagnet 32 radial magnetisiert. Die interne Feldrichtung des Permanentmagnetfeldes 34 im Permanentmagnet 32 ist bei 35 durch Pfeile illustriert.The permanent magnet designed as a ring magnet is preferred 32 radially magnetized. The internal field direction of the permanent magnetic field 34 in the permanent magnet 32 is at 35 illustrated by arrows.
Aufgrund der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltung der Jocheinrichtung 33 setzt sich das Permanentmagnetfeld 34 aus zwei Teil-Magnetfeldern 34a, 34b zusammen, die sich jeweils vergleichbar den beiden Spulenmagnetfeldern um jeweils eine der beiden Magnetspulen 26, 27 herum erstrecken. Dies bedeutet, dass das Permanentmagnetfeld 34 stets gleichsinnig zu dem einen Spulenmagnetfeld und gegensinnig zu dem anderen Spulenmagnetfeld verläuft. Welches der beiden Spulenmagnetfelder gleichsinnig oder gegensinnig zu dem Permanentmagnetfeld 34 orientiert ist, hängt von der Bestromungsrichtung der beiden Magnetspulen 26, 27 ab.Due to the design of the yoke device described below 33 the permanent magnetic field is set 34 from two partial magnetic fields 34a , 34b together, each comparable to the two coil magnetic fields around one of the two magnetic coils 26th , 27 stretch around. This means that the permanent magnetic field 34 always runs in the same direction as the one coil magnetic field and in the opposite direction to the other coil magnetic field. Which of the two coil magnetic fields are in the same direction or in opposite directions to the permanent magnetic field 34 is oriented depends on the direction of current flow of the two magnet coils 26th , 27 from.
Die schon angesprochene flussleitende Jocheinrichtung 33 setzt sich aus mehreren, jeweils über flussleitende Eigenschaften verfügenden Bestandteilen zusammen. Die flussleitenden Eigenschaften resultieren insbesondere daraus, dass die besagten Bestandteile aus einem ferromagnetischen Material bestehen, wobei insbesondere ein weichmagnetischer Stahl verwendet wird. Die flussleitenden Eigenschaften können alternativ beispielsweise auch daraus resultieren, dass ferromagnetische Partikel in ein nicht flussleitendes polymeres Basismaterial eingebettet sind.The already mentioned flow guiding yoke device 33 is made up of several components, each with flow-guiding properties. The flux-guiding properties result in particular from the fact that the said components consist of a ferromagnetic material, in particular a soft magnetic steel being used. Alternatively, the flux-conducting properties can also result, for example, from the fact that ferromagnetic particles are embedded in a non-flux-conducting polymeric base material.
Die Jocheinrichtung 33 hat zwei flussleitende Polringe 36, 37, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als erster Polring 36 und zweiter Polring 37 bezeichnet werden. Die beiden Polringe 36, 37 sind Bestandteile des Stators 12 und sind jeweils in einer bezüglich der Hauptachse 5 koaxialen Anordnung an der der jeweils anderen Magnetspule 27, 26 axial entgegengesetzten Außenseite einer der beiden Magnetspulen 26, 27 angeordnet. Somit ist jede Magnetspule 26, 27 an ihrer der anderen Magnetspule 27, 26 zugewandten axialen Innenseite von dem Permanentmagnet 32 und an der entgegengesetzten axialen Außenseite von einem der beiden Polringe 36, 37 flankiert.The yoke device 33 has two flux-conducting pole rings 36 , 37 , which in the following also appear as the first pole ring for better differentiation 36 and second pole ring 37 are designated. The two pole rings 36 , 37 are part of the stator 12 and are each in one with respect to the main axis 5 coaxial arrangement on that of the other solenoid 27 , 26th axially opposite outside of one of the two magnet coils 26th , 27 arranged. Thus every solenoid is 26th , 27 on her the other solenoid 27 , 26th facing axial inside of the permanent magnet 32 and on the opposite axial outside of one of the two pole rings 36 , 37 flanked.
Vorzugsweise liegen der Permanentmagnet 32 und die beiden Polringe 36, 37 jeweils direkt axial an der zugeordneten Magnetspule 26, 27 an, insbesondere in isolierender Weise an dem betreffenden Spulenträger 26b, 27b.The permanent magnets are preferably located 32 and the two pole rings 36 , 37 each directly axially on the associated magnet coil 26th , 27 on, especially in an insulating manner on the coil carrier concerned 26b , 27b .
Die Jocheinrichtung 33 hat zweckmäßigerweise auch eine flussleitende Jochhülse 38, die koaxial zu der Hauptachse 5 angeordnet ist und eine derartige axiale Länge hat, dass sie sowohl den Permanentmagnet 32 als auch die beiden Magnetspulen 26, 27 und die beiden Polringe 36, 37 radial außen umschließt. Sie ist vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet.The yoke device 33 expediently also has a flux-guiding yoke sleeve 38 which are coaxial with the major axis 5 is arranged and has such an axial length that they both the permanent magnet 32 as well as the two magnet coils 26th , 27 and the two pole rings 36 , 37 encloses radially outside. It is preferably designed as a hollow cylinder.
Die Jochhülse 38 steht mit beiden Polringe 36, 37 in flussleitender Verbindung. Hierzu haben die beiden Polringe 36, 37 exemplarisch einen Außendurchmesser, der einem Innendurchmesser der Jochhülse 38 entspricht, sodass ein direkter Berührkontakt vorliegt. Die Komponenten können zusätzlich oder alternativ auch ineinander eingepresst oder miteinander verklebt sein.The yoke sleeve 38 stands with both pole rings 36 , 37 in flow-conducting connection. The two pole rings have for this purpose 36 , 37 an example of an outer diameter that corresponds to an inner diameter of the yoke sleeve 38 so that there is direct touch contact. The components can additionally or alternatively also be pressed into one another or glued to one another.
Vorzugsweise steht auch der Permanentmagnet 32 in einer flussleitenden Verbindung mit der Jochhülse 38. Hierzu verfügt der Permanentmagnet 32 bevorzugt über einen Außendurchmesser, der einem Innendurchmesser der JochHülse 38 entspricht, sodass die beiden Komponenten radial aneinander anliegen. Entsprechend der Gegebenheiten bei den beiden Polringen 36, 37 kann der Permanentmagnet 32 beispielsweise eingepresst oder eingeklebt sein.The permanent magnet is preferably also stationary 32 in a flux-conducting connection with the yoke sleeve 38 . The permanent magnet has this 32 preferably over an outer diameter that is an inner diameter of the yoke sleeve 38 corresponds so that the two components rest radially against one another. According to the conditions of the two pole rings 36 , 37 can the permanent magnet 32 be pressed or glued, for example.
In der Zeichnung sind in 4 bei 42 axialen Nuten im Außenumfang des Permanentmagnets 32 ersichtlich, durch die der die beiden Magnetspulen 26, 27 verbindende Spulendraht hindurchgeführt ist.In the drawing are in 4th at 42 axial grooves in the outer circumference of the permanent magnet 32 can be seen through which of the two solenoid coils 26th , 27 connecting coil wire is passed.
Der sich axial über die beiden Magnetspulen 26, 27 und den Permanentmagnet 32 hinweg erstreckende Längenabschnitt des Innenumfangs der Jochhülse 38 hat zweckmäßigerweise einen geringeren Durchmesser als die beiden sich axial daran anschließenden äußeren Endabschnitte 43, 44 der Jochhülse 38, sodass sich je eine axiale Anschlagschulter 45 ergibt, an der jeweils einer der beiden einen entsprechend größeren Außendurchmesser aufweisenden Polringe 36, 37 axial anliegt.The axially over the two magnet coils 26th , 27 and the permanent magnet 32 length portion of the inner circumference of the yoke sleeve extending away 38 expediently has a smaller diameter than the two axially adjoining outer end sections 43 , 44 the yoke sleeve 38 so that there is an axial stop shoulder 45 results, at each of the two pole rings having a correspondingly larger outer diameter 36 , 37 rests axially.
Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung 2 dadurch an dem Ventilgehäuse 6 fixiert, dass sie mit einem dem vorderen Endabschnitt 17 des Ankers 13 zugeordneten vorderen äußeren Endabschnitt 43 der Jochhülse 38 auf einen die Ventilkammer 16 umschließenden ringförmigen Befestigungsfortsatz der ersten Gehäusekomponente 7 aufgesteckt ist. Ein dazwischen liegender Dichtungsring 47 sorgt für eine fluiddichte Abdichtung.The drive device is preferred 2 thereby on the valve housing 6th fixed that they are with one of the front end portion 17th of the anchor 13 associated front outer end portion 43 the yoke sleeve 38 on one the valve chamber 16 surrounding annular attachment extension of the first housing component 7th is attached. A sealing ring in between 47 ensures a fluid-tight seal.
An der dem vorderen Endabschnitt 17 des Ankers 13 in der Achsrichtung der Hauptachse 5 entgegengesetzten Rückseite 48 der Antriebseinrichtung 2 ist die Jochhülse 38 mit einem hinteren äußeren Endabschnitt 44 auf ein insbesondere deckelartiges Abschlusselement 52 des Stators 12 axial aufgesteckt. Das Abschlusselement 52 besteht vorzugsweise aus einem nicht flussleitenden Material. Exemplarisch stützt sich das Abschlusselement 52 mit einer Ringschulter 53 an der Jochhülse 38 axial ab und ist mittels der Befestigungselemente mit der Jochhülse 38 und der ersten Gehäusekomponente 7 verspannt. Auch zwischen dem Abschlusselement 52 und der Jochhülse 38 sitzt zweckmäßigerweise ein Dichtungsring 49.At the front end section 17th of the anchor 13 in the axial direction of the main axis 5 opposite back 48 the drive device 2 is the yoke sleeve 38 with a rear outer end portion 44 on an in particular cover-like closing element 52 of the stator 12 axially attached. The final element 52 consists preferably of a non-flow-conducting material. The closing element is supported as an example 52 with a ring shoulder 53 on the yoke sleeve 38 axially and is by means of the fastening elements with the yoke sleeve 38 and the first housing component 7th tense. Also between the end element 52 and the yoke sleeve 38 A sealing ring is conveniently located 49 .
Die Jocheinrichtung 33 umschließt gemeinsam mit dem ringförmigen Permanentmagnet 32 und den beiden Magnetspulen 26, 27 einen zu der Hauptachse 5 koaxialen Ankeraufnahmeraum 54, in dem sich der Anker 13 axial erstreckt. Der Anker 13 hat eine mittige Längsachse 19, die exemplarisch mit der Hauptachse 5 zusammenfällt.The yoke device 33 encloses together with the ring-shaped permanent magnet 32 and the two solenoids 26th , 27 one to the main axis 5 coaxial anchor receiving space 54 , by doing the anchor 13 axially extends. The anchor 13 has a central longitudinal axis 19th , which is exemplary with the main axis 5 coincides.
Der Anker 13 hat einen flussleitenden Ankerkörper 55 mit einer radial nach außen orientierten Außenumfangsfläche 56, die zweckmäßigerweise zylindrisch gestaltet ist. Der Außendurchmesser des Ankerkörpers 55 ist minimal kleiner als der Innendurchmesser der Jocheinrichtung 33 sowie des Permanentmagneten 32 und der beiden Magnetspulen 26, 27, sodass er von dem Stator 12 unter Belassung eines geringfügigen ringförmigen Luftspaltes umschlossen ist.The anchor 13 has a flux-conducting anchor body 55 with a radially outwardly oriented outer circumferential surface 56 , which is expediently designed cylindrical. The outer diameter of the anchor body 55 is minimally smaller than the inside diameter of the yoke device 33 as well as the permanent magnet 32 and the two magnet coils 26th , 27 so that he is from the stator 12 is enclosed leaving a slight annular air gap.
Im Bereich des vorderen Endabschnittes 17 hat der Anker 13 einen axial über den flussleitenden Ankerkörper 55 hinausragenden vorderen Führungszapfen 62. Ein weiterer, hinterer Führungszapfen 63 befindet sich an dem dem vorderen Endabschnitt 17 axial entgegengesetzten hinteren Endabschnitt 57 des Ankers 13 und steht rückseitig über den Ankerkörper 55 vor. Über die beiden Führungszapfen 62, 63 ist der Anker 13 zur Ausführung der Hubbewegung 14 an dem Stator 12 unter radialer Abstützung linear verschiebbar geführt.In the area of the front end section 17th has the anchor 13 one axially over the flux-conducting anchor body 55 protruding front guide pins 62 . Another, rear guide pin 63 is at the the front end portion 17th axially opposite rear end portion 57 of the anchor 13 and stands on the back over the anchor body 55 in front. Via the two guide pins 62 , 63 is the anchor 13 for executing the lifting movement 14th on the stator 12 guided linearly displaceable with radial support.
Jeder Führungszapfen 62, 63 taucht mit einem Führungsabschnitt 62a, 63a der an seinem Außenumfang eine radial nach außen weisende kreiszylindrische Führungsfläche 62b, 63b aufweist, in eine vom Stator 12 gebildete vordere beziehungsweise hintere Führungsausnehmung 58, 59 ein. Die beiden Führungsausnehmungen 58, 59 haben einen an den Außendurchmesser des zugeordneten Führungsabschnittes 62a, 63a angepassten Innendurchmesser, sodass die Führungsfläche 62b, 63b axial verschieblich daran anliegt und jeder Führungszapfen 62, 63 bei der Hubbewegung 14 in der zugeordneten vorderen beziehungsweise hinteren Führungsausnehmung 58, 59 gleiten kann.Each guide pin 62 , 63 dives with a guide section 62a , 63a which has a circular cylindrical guide surface pointing radially outward on its outer circumference 62b , 63b has, in one of the stator 12 formed front or rear guide recess 58 , 59 a. The two guide recesses 58 , 59 have one on the outside diameter of the associated guide section 62a , 63a adjusted inner diameter so that the guide surface 62b , 63b axially displaceable on it and each guide pin 62 , 63 during the lifting movement 14th in the assigned front or rear guide recess 58 , 59 can slide.
Vorzugsweise ist die hintere Führungsausnehmung 59 als axiale Vertiefung in dem Abschlusselement 52 ausgebildet. Die vordere Führungsausnehmung 58 kann prinzipiell ebenfalls von einer nicht zur Jocheinrichtung 33 gehörenden Komponente des Stators 12 gebildet sein, ist vorzugsweise aber von der zylindrisch konturierten zentralen Ringöffnung 36a des ersten Polringes 36 gebildet. Dadurch kann der Stator 12 mit einer sehr kurzen Baulänge realisiert werden.The rear guide recess is preferably 59 as an axial recess in the closing element 52 educated. The front guide recess 58 can in principle also from a non-yoke device 33 belonging component of the stator 12 be formed, but is preferably from the cylindrically contoured central ring opening 36a of the first pole ring 36 educated. This allows the stator 12 can be realized with a very short overall length.
Die beiden Führungszapfen 62, 63 bestehen zweckmäßigerweise aus einem für den Magnetfluss nicht flussleitenden Material. Sie sind beispielsweise aus Kunststoffmaterial oder aus einem Edelstahlmaterial gefertigt.The two guide pins 62 , 63 expediently consist of a material that does not conduct the magnetic flux. They are made, for example, of plastic material or of a stainless steel material.
Bei der Hubbewegung 14 gleiten die Führungszapfen 62, 63 unter radialer Abstützung in axialer Richtung in der jeweils zugeordneten Führungsausnehmung 58, 59.During the lifting movement 14th slide the guide pins 62 , 63 with radial support in the axial direction in the respectively assigned guide recess 58 , 59 .
Bevorzugt sind die beiden Führungszapfen 62, 63 separat voneinander ausgebildet und unabhängig voneinander an dem Ankerkörper 55 befestigt. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist dies der Fall. Hier verfügt jeder Führungszapfen 62, 63 rückseitig über einen zapfenförmigen Befestigungsvorsprung 64, mit dem er in eine den Ankerkörper 55 zentral durchsetzende Durchgangsbohrung 65 eingesetzt ist. Zweckmäßigerweise hat jeder Befestigungsvorsprung 64 ein Außengewinde, mit dem er in ein Innengewinde der Durchgangsbohrung 65 eingeschraubt ist.The two guide pins are preferred 62 , 63 formed separately from one another and independently of one another on the anchor body 55 attached. This is the case in the illustrated embodiment. Here each has a guide pin 62 , 63 on the back via a peg-shaped fastening projection 64 with which he is in a the anchor body 55 centrally penetrating through hole 65 is used. Appropriately, each has a fastening projection 64 an external thread with which it is inserted into an internal thread of the through hole 65 is screwed in.
Die beiden Führungszapfen 62, 63 sind von einander entgegengesetzten Stirnseiten her in die Durchgangsbohrung 65 eingesetzt.The two guide pins 62 , 63 are from opposite end faces into the through hole 65 used.
Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel sind die beiden Führungszapfen 62, 63 integrale Bestandteile eines einstückigen Führungskörpers, der die Durchgangsbohrung 65 durchsetzt.According to a non-illustrated embodiment, the two guide pins 62 , 63 integral parts of a one-piece guide body, the through hole 65 interspersed.
Zweckmäßigerweise hat jeder Führungszapfen 62, 63 einen sich axial an den Befestigungsvorsprung 64 anschließenden Kopfabschnitt 66. Ein dem Befestigungsvorsprung 64 axial entgegengesetzter Endabschnitt des Kopfabschnittes 66 bildet den zugeordneten Führungsabschnitt 62a, 63a. Der Kopfabschnitt 66 hat einen größeren Durchmesser als der Befestigungsvorsprung 64 und stützt sich mit einer den Befestigungsvorsprung 64 umrahmenden ringförmigen hinteren Stirnfläche 67 an der gegenüberliegenden Stirnfläche 68 des Ankerkörpers 55 ab.Appropriately, each has a guide pin 62 , 63 one axially to the fastening projection 64 subsequent head section 66 . On the fastening protrusion 64 axially opposite end portion of the head portion 66 forms the associated guide section 62a , 63a . The head section 66 has a larger diameter than the fastening projection 64 and is supported with a fastening projection 64 framing annular rear end face 67 on the opposite end face 68 of the anchor body 55 from.
Der Ankerkörper 55 hat zwei in der Längsrichtung 19 des Ankers 13 einander entgegengesetzte Endabschnitte, die als Ankerkörper-Endabschnitte 72, 73 bezeichnet seien. Zur besseren Unterscheidung wird im Folgenden der dem vorderen Endabschnitt 17 zugeordnete Ankerkörper-Endabschnitt 72 auch als erster Ankerkörper-Endabschnitt 72 bezeichnet, während der dem hinteren Endabschnitt 57 des Ankers 13 zugeordnete Ankerkörper-Endabschnitt 73 auch als zweiter Ankerkörper-Endabschnitt 73 bezeichnet wird.The anchor body 55 has two in the longitudinal direction 19th of the anchor 13 opposite end sections, which are called anchor body end sections 72 , 73 are designated. For better differentiation, the following is the front end section 17th associated anchor body end section 72 also as the first anchor body end section 72 denotes, during the the rear end portion 57 of the anchor 13 associated anchor body end section 73 also as a second anchor body end section 73 referred to as.
Beide Ankerkörper-Endabschnitte 72, 73 haben eine zylindrische Außenumfangsfläche 74. Selbige sind jeweils von einem Längenabschnitt der sich am radialen Außenumfang über den gesamten Ankerkörper 55 hinweg erstreckenden Außenumfangsfläche 56 gebildet.Both anchor body end sections 72 , 73 have a cylindrical outer peripheral surface 74 . The same are each of a length section extending on the radial outer circumference over the entire anchor body 55 extending away outer peripheral surface 56 educated.
Der Ankerkörper 55 hat eine axiale Länge, die größer ist als der lichte Abstand zwischen den beiden Polringen 36, 37, also des axialen Innenabstandes der beiden Polringe 36, 37, der zwischen den beiden einander zugewandten inneren axialen Stirnflächen 75 der beiden Polringe 36, 37 gemessen wird. Andererseits ist der Ankerkörper 55 kürzer als der zwischen den beiden voneinander abgewandten äußeren axialen Stirnflächen 76 der beiden Polringe 36, 37 gemessenen Abstandes. Durch mechanisches Zusammenwirken mit dem Stator 12 ist außerdem gewährleistet, dass der Ankerkörper 55 in jeder beim Betreiben der Antriebseinrichtung 2 einstellbaren Hubposition mit beiden Anker-Endabschnitten 72, 73 in den benachbarten ersten beziehungsweise zweiten Polring 36, 37 eintaucht. Die Eintauchtiefe ist allerdings stets geringer als die zwischen der inneren axialen Stirnfläche 75 und der äußeren axialen Stirnfläche 76 gemessene axiale Länge des jeweiligen Polringes 36, 37. Es liegt also in jeder Hubposition eine nur teilweise axiale Überdeckung der beiden Ankerkörper-Endabschnitte 72, 73 mit dem jeweils benachbarten ersten beziehungsweise zweiten Polring 36, 37 vor.The anchor body 55 has an axial length that is greater than the clear distance between the both pole rings 36 , 37 , i.e. the axial inner distance between the two pole rings 36 , 37 , the one between the two facing inner axial end faces 75 of the two pole rings 36 , 37 is measured. The other hand is the anchor body 55 shorter than that between the two outer axial end faces facing away from one another 76 of the two pole rings 36 , 37 measured distance. Through mechanical interaction with the stator 12 is also guaranteed that the anchor body 55 in each when operating the drive device 2 adjustable stroke position with both anchor end sections 72 , 73 in the adjacent first or second pole ring 36 , 37 immersed. However, the immersion depth is always less than that between the inner axial face 75 and the outer axial end face 76 measured axial length of the respective pole ring 36 , 37 . There is therefore only a partial axial overlap of the two armature body end sections in every stroke position 72 , 73 with the respectively adjacent first or second pole ring 36 , 37 in front.
In jeder Hubposition des Ankers 13, also sowohl in den beiden Hubendlagen als auch in jeder dazwischenliegenden Hubposition, liegt zwischen jedem Ankerkörper-Endabschnitt 72, 73 und dem ihn umschließenden Polring 36, 37 ein radialer Ringspalt 77 vor, dessen axiale Länge der axialen Überdeckungslänge zwischen dem Ankerkörper 55 und dem jeweiligen Polring 36, 37 entspricht und die geringer ist als die axiale Länge eines jeweiligen Polringes 36, 37.In every lifting position of the anchor 13 , so both in the two stroke end positions and in every intermediate stroke position, lies between each anchor body end section 72 , 73 and the pole ring surrounding it 36 , 37 a radial annular gap 77 before, the axial length of which is the axial overlap length between the anchor body 55 and the respective pole ring 36 , 37 and which is less than the axial length of a respective pole ring 36 , 37 .
Bei der Hubbewegung 14 verändert sich die axiale Überdeckungslänge beider Ankerkörper-Endabschnitte 72, 73. Es wird jeweils die axiale Überdeckungslänge bezüglich des einen Polringes 36 oder 37 größer, während gleichzeitig die axiale Überdeckungslänge bezüglich des anderen Polringes 37, 36 geringer wird. Dementsprechend verändert sich auch die axiale Ringspaltlänge der beiden radialen Ringspalte 77.During the lifting movement 14th the axial overlap length of both anchor body end sections changes 72 , 73 . It is the axial overlap length with respect to the one pole ring 36 or 37 greater, while at the same time the axial overlap length with respect to the other pole ring 37 , 36 becomes less. The axial annular gap length of the two radial annular gaps also changes accordingly 77 .
Jeder radiale Ringspalt 77 definiert über eine axiale Länge hinweg einen ringförmigen Luftspalt radial zwischen der Außenumfangsfläche 74 des Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 und der radialen Innenumfangsfläche 78 des zugeordneten Polringes 36, 37.Every radial annular gap 77 defines an annular air gap radially between the outer peripheral surface over an axial length 74 of the anchor body end section 72 , 73 and the radially inner peripheral surface 78 of the assigned pole ring 36 , 37 .
Vorzugsweise sind die Längenabmessungen so aufeinander abgestimmt, dass in einer in 4 illustrierten mittleren Hubposition des Ankers 13, in der die beiden Ankerkörper-Endabschnitte 72, 73 mit gleicher axialer Überdeckungslänge in den jeweils benachbarten Polring 36, 37 eintauchen, die axiale Überdeckungslänge das 0,3-fache bis 1,5-fache des maximalen Ankerhubes entspricht, wobei der maximale Ankerhub derjenige Ankerhub ist, den der Anker 13 zwischen seinen beiden Hubendlagen zurücklegen kann.The length dimensions are preferably matched to one another so that in an in 4th illustrated mean stroke position of the armature 13 , in which the two anchor body end sections 72 , 73 with the same axial overlap length in the respective adjacent pole ring 36 , 37 immerse, the axial overlap length corresponds to 0.3 times to 1.5 times the maximum armature stroke, the maximum armature stroke being the armature stroke that the armature has 13 can cover between its two stroke end positions.
Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist die eine Hubendlage des Ankers 13 dadurch definiert, dass das Ventilglied 3 in der Schließstellung am gegenüberliegenden Ventilsitz 24 anliegt. Dies ist in 3 illustriert. Die andere Hubendlage, die bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel der maximalen Offenstellung des Ventilgliedes 3 entspricht und die in 5 illustriert ist, ist beispielsweise dadurch vorgegeben, dass der Anker 13 an einem Bestandteil des Stators 12 zur Anlage gelangt, beispielsweise an dem Abschlusselement 52.In the illustrated embodiment, the one stroke end position of the armature 13 defined in that the valve member 3 in the closed position on the opposite valve seat 24 is applied. This is in 3 illustrated. The other stroke end position, that of the maximum open position of the valve member in the illustrated embodiment 3 and the in 5 is illustrated, is predetermined, for example, that the anchor 13 on a component of the stator 12 comes to rest, for example on the closing element 52 .
Eine weitere Besonderheit der Antriebseinrichtung 2 besteht darin, dass die beiden Ankerkörper-Endabschnitte 72, 73 des Ankerkörpers 55 ringförmig gestaltet sind und jeweils eine sich von axial außen nach axial innen hin konisch verjüngende Innenumfangsfläche 79 haben. Dies äußert sich darin, dass sich der ringförmige Ankerkörper-Endabschnitt 72, 73 zu seinem axial orientierten freien Ende 71 hin verjüngt. Die in einer bezüglich der Hauptachse 5 radialen Richtung gemessene Dicke des zu der Hauptachse 5 rechtwinkeligen Ringquerschnittes des Ankerkörper-Endabschnittes wird also zum freien Ende 71 des Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 hin kontinuierlich geringer.Another special feature of the drive device 2 is that the two anchor body end sections 72 , 73 of the anchor body 55 are ring-shaped and each have an inner circumferential surface which tapers conically from the axially outside to the axially inside 79 to have. This is expressed in the fact that the annular anchor body end section 72 , 73 to its axially oriented free end 71 tapered towards. The one with respect to the main axis 5 radial direction measured thickness of the main axis 5 right-angled ring cross-section of the anchor body end section thus becomes the free end 71 of the anchor body end section 72 , 73 continuously lower.
Um diese Kontur des Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 zu erhalten, ist zweckmäßigerweise von jeder axialen Stirnseite her eine axiale Vertiefung 82 in den Ankerkörper 55 eingebracht, die sich axial nach innen hin verjüngt, wobei ihre radiale Begrenzungsfläche die konische Innenumfangsfläche 79 eines Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 bildet.Around this contour of the anchor body end section 72 , 73 to obtain is expediently an axial recess from each axial face 82 in the anchor body 55 introduced, which tapers axially inwards, with its radial boundary surface the conical inner peripheral surface 79 an anchor body end section 72 , 73 forms.
Bevorzugt und entsprechend des illustrierten Ausführungsbeispiels erstreckt sich die konische Innenumfangsfläche 79 ausgehend von dem stirnseitigen freien Ende 71 über die gesamte Länge der axialen Vertiefung 82.The conical inner peripheral surface extends preferably and in accordance with the illustrated embodiment 79 starting from the front free end 71 over the entire length of the axial recess 82 .
Alternativ kann die konische Innenumfangsfläche 79 aber auch kürzer sein und vor dem axialen inneren Ende der axialen Vertiefung 82 enden, wobei sich dann an die konische Innenumfangsfläche 79 axial innen zweckmäßigerweise eine zylindrische Innenumfangsfläche des ringförmigen Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 anschließt. Der Übergang zwischen der konischen Innenumfangsfläche 79 und der zylindrischen Innenumfangsfläche ist dabei zweckmäßigerweise von einer ringförmigen Kante gebildet.Alternatively, the conical inner peripheral surface 79 but also be shorter and in front of the axial inner end of the axial recess 82 end, then at the conical inner peripheral surface 79 expediently a cylindrical inner circumferential surface of the annular anchor body end section axially on the inside 72 , 73 connects. The transition between the conical inner peripheral surface 79 and the cylindrical inner peripheral surface is expediently formed by an annular edge.
Die axiale Vertiefung 82 ist axial innen zweckmäßigerweise von einer axial nach außen orientierten Bodenfläche 68a begrenzt. Diese Bodenfläche 68a ist zweckmäßigerweise kreisförmig konturiert und erstreckt sich bevorzugt in einer zu der Längsachse 19 rechtwinkeligen Ebene. Die Bodenfläche 68a ist ein im Vergleich zu dem freien Ende 71 axial tiefer im Ankerkörper 55 liegender Flächenabschnitt der Stirnfläche 68.The axial recess 82 is expediently axially on the inside of an axially outwardly oriented bottom surface 68a limited. This floor space 68a is expediently circularly contoured and preferably extends in one to the Longitudinal axis 19th right-angled plane. The floor area 68a is one versus the free end 71 axially deeper in the anchor head 55 lying surface section of the end face 68 .
Bevorzugt nimmt auf der Höhe des freien Endes 71 des Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 die von der konischen Innenumfangsfläche 79 umrahmte kreisförmige Öffnung mindestens 75% der Kreisfläche ein, die der Außenumfang der ringförmigen Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 umschließt. Bevorzugt liegt dieses Flächenverhältnis im Bereich von 90% und bevorzugt bei genau 90%.Preferably takes at the level of the free end 71 of the anchor body end section 72 , 73 that of the conical inner peripheral surface 79 framed circular opening at least 75% of the circular area, which is the outer circumference of the annular anchor body end section 72 , 73 encloses. This area ratio is preferably in the range of 90% and preferably exactly 90%.
Der Innenkonus des Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 wirkt sich vorteilhaft auf die Regulierung der axialen Hubposition des Ankers 13 aus. Es ergibt sich ein sehr gutes proportionales Bewegungsverhalten über einen großen Bereich der in variabler Höhe an die Spulenanordnung 25 anlegbaren Betätigungsspannung.The inner cone of the anchor body end section 72 , 73 has a beneficial effect on the regulation of the axial stroke position of the armature 13 out. The result is a very good proportional movement behavior over a large area at a variable height on the coil arrangement 25th applicable actuating voltage.
Zurückzuführen ist dies insbesondere auf den Umstand, dass ein im Bereich eines Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 anliegendes starkes Magnetfeld an einem uneingeschränkten Durchtritt durch den reduzierten Ringquerschnitt des Ankerkörper-Endabschnittes gehindert ist, sodass sich Streufelder ausbilden, die trotz des radialen Luftspaltes eine axiale magnetische Antriebskraft auf den Ankerkörper 55 ausüben. Wenn sich dann der Anker 13 zusammen mit dem Ankerelement 52 bewegt, verändert sich zwar der dem Magnetfeld zur Verfügung stehende, weiter oben als Ringquerschnitt bezeichnete Durchflussquerschnitt des Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73, was sich jedoch auf die Antriebskraft kaum auswirkt, weil sich gleichzeitig auch der magnetische Fluss verändert, sodass die für eine axiale Antriebskraft verantwortlichen Streufelder nach wie vor präsent sind. Man hat also insbesondere auch in der Nähe der Hubendlagen, also in den Randbereichen der einzustellenden Hubpositionen, eine Kraft-Hub-Kennlinie, die über eine gute Linearität verfügt, was sich positiv auf das Regelungsverhalten auswirkt.This is due in particular to the fact that an anchor body end section 72 , 73 adjacent strong magnetic field is prevented from unrestricted passage through the reduced ring cross-section of the armature body end section, so that stray fields are formed which, despite the radial air gap, exert an axial magnetic drive force on the armature body 55 exercise. If then the anchor 13 together with the anchor element 52 moves, although the flow cross-section of the armature body end section which is available to the magnetic field and which is referred to above as the ring cross-section changes 72 , 73 which, however, has hardly any effect on the drive force, because the magnetic flux also changes at the same time, so that the stray fields responsible for an axial drive force are still present. In particular, in the vicinity of the stroke end positions, i.e. in the edge areas of the stroke positions to be set, there is a force-stroke characteristic curve that has good linearity, which has a positive effect on the control behavior.
In jedem Betriebszustand der Antriebseinrichtung 2 sind beide radialen Ringspalte 77 von dem Permanentmagnetfeld 34 beziehungsweise von einem der Teil-Magnetfelder 34a, 34b durchsetzt. Eine Bestromung der Spulenanordnung 25 führt zur Erzeugung zweier Spulenmagnetfelder, die die beiden Teil-Magnetfelder 34a, 34b des Permanentmagneten 32 überlagern. Abhängig von der Bestromungsrichtung der Spulenanordnung 25 ergibt sich im Bereich des jeweils einen radialen Ringspaltes 77 eine Verstärkung und gleichzeitig im Bereich des jeweils anderen radialen Ringspaltes 77 eine Schwächung des Teil-Magnetfeldes 34a, 34b, sodass insgesamt im Bereich des jeweils einen Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 eine stärkere axiale Magnetkraftwirkung auftritt, während die Magnetkraftwirkung im Bereich des anderen Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73 reduziert ist. Die absolute Intensität lässt sich über die Höhe der angelegten Betätigungsspannung beziehungsweise die daraus resultierende Stromstärke variieren.In every operating state of the drive device 2 are both radial annular gaps 77 from the permanent magnetic field 34 or from one of the partial magnetic fields 34a , 34b interspersed. An energization of the coil arrangement 25th leads to the generation of two coil magnetic fields, which form the two partial magnetic fields 34a , 34b of the permanent magnet 32 overlay. Depending on the direction of current flow in the coil arrangement 25th results in the area of each one radial annular gap 77 a reinforcement and at the same time in the area of the other radial annular gap 77 a weakening of the partial magnetic field 34a , 34b so that overall in the area of each one anchor body end section 72 , 73 a stronger axial magnetic force effect occurs, while the magnetic force effect in the area of the other armature body end section 72 , 73 is reduced. The absolute intensity can be varied via the level of the applied actuation voltage or the resulting current strength.
Für das Betriebsverhalten der Antriebseinrichtung 2 vorteilhaft ist das Vorhandensein einer zwischen dem Stator 12 und dem Anker 13 wirksamen Federeinrichtung 83, durch die der Anker 13 ständig relativ zum Stator 12 in eine seiner beiden Hubendlagen vorgespannt ist. Das illustrierte Ausführungsbeispiel ist mit einer solchen Federeinrichtung 83 ausgestattet, die hier exemplarisch so ausgebildet und angeordnet ist, dass der Anker 13 in eine der Schließstellung des Ventilgliedes 3 entsprechende Hubendlage federnd vorgespannt ist.For the operating behavior of the drive device 2 the presence of one between the stator is advantageous 12 and the anchor 13 effective spring device 83 through which the anchor 13 constantly relative to the stator 12 is biased in one of its two stroke end positions. The illustrated embodiment is with such a spring device 83 equipped, which is designed and arranged here as an example that the anchor 13 in one of the closed position of the valve member 3 corresponding stroke end position is resiliently biased.
Bei der Federeinrichtung 83 handelt es sich insbesondere um eine Druckfedereinrichtung.With the spring device 83 it is in particular a compression spring device.
Die Federeinrichtung 83 ist beispielhaft axial zwischen dem hinteren Endabschnitt 57 des Ankers 13 und dem Abschlusselement 52 im Innern des Stators 12 angeordnet. Sie stützt sich an den beiden vorgenannten Bestandteilen 57, 52 jeweils axial ab. Beispielsweise besteht sie aus einer Schraubenfeder.The spring device 83 is exemplary axially between the rear end portion 57 of the anchor 13 and the closing element 52 inside the stator 12 arranged. It is based on the two aforementioned components 57 , 52 each axially. For example, it consists of a coil spring.
Exemplarisch wirkt die Federeinrichtung 83 seitens des Ankers 13 mit dem hinteren Führungszapfen 63 zusammen. Dieser hintere Führungszapfen 63 hat eine sich in dem Kopfabschnitt 66 erstreckende sacklochartige Ausnehmung 84, in die die Federeinrichtung 83 gegen ein seitliches Ausknicken abgestützt eintaucht. Die durch die Federeinrichtung 83 auf den Anker 13 ausgeübte Federkraft FF ist durch einen Pfeil angedeutet.The spring device acts as an example 83 on the part of the anchor 13 with the rear guide pin 63 together. This rear guide pin 63 has a look in the head section 66 extending blind hole-like recess 84 into which the spring device 83 immersed supported against a lateral buckling. The by the spring device 83 on the anchor 13 The spring force FF exerted is indicated by an arrow.
In den 3 bis 5 sind exemplarisch verschiedene mögliche Hubpositionen des Ankers 13 und dementsprechend auch unterschiedliche Steuerstellungen des mit dem Anker 13 verbundenen Ventilgliedes 3 illustriert.In the 3 to 5 are examples of different possible lifting positions of the armature 13 and accordingly different control positions of the armature 13 connected valve member 3 illustrated.
Die 3 zeigt eine Hubendlage des Ankers 13, in der das Ventilglied 3 die Schließstellung einnimmt. Die Spulenanordnung 25 ist derart bestromt, dass im Bereich des dem ersten Ankerkörper-Endabschnitt 72 zugeordneten radialen Ringspaltes 77 ein wesentlich stärkeres resultierendes Magnetfeld vorhanden ist als im Bereich des rückseitigen zweiten Ankerkörper-Endabschnittes 73. Somit wird das Ventilglied 3 an den Ventilsitz 24 angedrückt.The 3 shows a stroke end position of the armature 13 , in which the valve member 3 assumes the closed position. The coil arrangement 25th is energized in such a way that in the area of the first armature body end section 72 associated radial annular gap 77 there is a much stronger resulting magnetic field than in the area of the rear second armature body end section 73 . Thus, the valve member 3 to the valve seat 24 pressed on.
Die 5 zeigt einen Betriebszustand, bei dem das resultierende Magnetfeld im Bereich des dem zweiten Ankerkörper-Endabschnittes 73 zugeordneten radialen Ringspaltes 77 wesentlich größer ist als im Bereich des ersten Ankerkörper-Endabschnittes 72. Hierdurch ist der Anker 13 in Richtung zu dem zweiten Polring 73 verlagert, sodass er die andere Hubendlage einnimmt, die einer maximalen Offenstellung des Ventilgliedes 3 entspricht.The 5 shows an operating state in which the resulting magnetic field in the area of the second armature body end section 73 associated radial annular gap 77 is much larger than in the area of the first anchor body End section 72 . This is the anchor 13 towards the second pole ring 73 shifted so that it assumes the other stroke end position, that of a maximum open position of the valve member 3 corresponds.
In der aus 3 ersichtlichen Hubendlage hat die axiale Überdeckungslänge im Bereich des ersten Ankerkörper-Endabschnittes 72 ein Maximum und im Bereich des zweiten Ankerkörper-Endabschnittes ein Minimum. In der aus 5 ersichtlichen zweiten Hubendlage ist dieser Zustand gerade umgekehrt.In the out 3 apparent stroke end position has the axial overlap length in the area of the first anchor body end section 72 a maximum and a minimum in the area of the second anchor body end section. In the out 5 apparent second stroke end position, this state is just the opposite.
Die 4 zeigt eine mittlere Hubposition des Ankers 13, in der die Überdeckungslänge bei beiden Ankerkörper-Endabschnitten 72, 73 gleich groß ist. Im Vergleich zu der die maximale Offenstellung des Ventilgliedes 3 definierenden Hubendlage ist hier die an die Spulenanordnung 25 angelegte Betätigungsspannung reduziert, sodass die eingestellte Offenstellung eine Mittel-Offenstellung ist, deren freigegebener Strömungsquerschnitt geringer ist als in der maximalen Offenstellung.The 4th shows an average lifting position of the armature 13 , in which the overlap length for both anchor head end sections 72 , 73 is the same size. Compared to the maximum open position of the valve member 3 The defining stroke end position is that of the coil arrangement 25th applied actuating voltage is reduced, so that the set open position is a central open position whose released flow cross-section is smaller than in the maximum open position.
Während bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel beide Ankerkörper-Endabschnitte 72, 73 ringförmig gestaltet sind und eine sich nach axial innen hin konisch verjüngende Innenumfangsfläche 79 haben, ist bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel nur einer der beiden Ankerkörper-Endabschnitte in dieser Form gestaltet. Die Innenkonen können also sowohl einseitig als auch beidseitig angeordnet sein. Beidseitige Ankerkörperkonen ermöglichen Stellkräfte in beiden Axialrichtungen bei bistabiler Funktionalität. Ist eine nur monostabile Funktionalität gewünscht, die beispielsweise mit einer Federrückstellung arbeitet, ist ein einseitiger Ankerkörperkonus ausreichend. In diesem Fall kann der gegenüberliegende Ankerkörper-Endabschnitt beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sein. Die Erläuterungen hinsichtlich axialer Überdeckung mit dem zugeordneten Polring gelten allerdings auch für eine solche Ausgestaltung.While in the illustrated embodiment, both anchor body end sections 72 , 73 are ring-shaped and have an inner circumferential surface which tapers conically towards the inside 79 have, in a non-illustrated embodiment, only one of the two anchor body end sections is designed in this form. The inner cones can therefore be arranged on one side as well as on both sides. Armature cones on both sides enable actuating forces in both axial directions with bistable functionality. If only monostable functionality is required, which works with a spring return, for example, a one-sided anchor body cone is sufficient. In this case, the opposite end section of the anchor body can be, for example, cylindrical. However, the explanations regarding axial overlap with the associated pole ring also apply to such a configuration.
Bevorzugt liegt der auch als Öffnungswinkel bezeichenbare Konuswinkel 80 der sich konisch verjüngenden Innenumfangsfläche 79 (in 5 durch einen Doppelpfeil kenntlich gemacht) im Bereich zwischen 20° und 120°. Als besonders zweckmäßig hat sich ein Konuswinkel erwiesen, der im Bereich zwischen 40° und 80° liegt. Die Bereichsgrenzen sind bei beiden Bereichsangaben jeweils eingeschlossen.The cone angle, which can also be referred to as the opening angle, is preferably located 80 the conically tapering inner peripheral surface 79 (in 5 indicated by a double arrow) in the range between 20 ° and 120 °. A cone angle in the range between 40 ° and 80 ° has proven to be particularly useful. The range limits are included in both range specifications.
Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist der ringförmige Ankerkörper-Endabschnitt 72, 73 an seinem freien Ende 71 stirnseitig abgeflacht. Gleichwohl hat die ringförmige Stirnfläche nur geringe radiale Abmessungen. Entsprechend nicht illustrierter Ausführungsbeispiele kann das freie Ende 71 auch scharfkantig mit einer axial orientierten Kante enden oder abgerundet sein.In the illustrated embodiment, the annular anchor body end portion is 72 , 73 at its free end 71 flattened at the front. Nevertheless, the annular end face has only small radial dimensions. According to exemplary embodiments that are not illustrated, the free end 71 also end with a sharp edge with an axially oriented edge or be rounded.
Entsprechend dem illustrierten Ausführungsbeispiel können sich die beiden Führungszapfen 62, 63 mit zumindest einer Teillänge innerhalb der zugeordneten stirnseitigen Vertiefung beziehungsweise Ausnehmung 55 des Ankerkörpers 55 erstrecken. Exemplarisch ist die Stirnfläche 68 des Ankerkörpers 55, an der der Führungszapfen 62, 63 am Ankerkörper 55 anliegt, von der axial nach außen orientierten Bodenfläche 68a der stirnseitigen Ausnehmung 82 gebildet.According to the illustrated embodiment, the two guide pins can 62 , 63 with at least a partial length within the associated end-face depression or recess 55 of the anchor body 55 extend. The face is exemplary 68 of the anchor body 55 on which the guide pin 62 , 63 on the anchor body 55 rests, from the axially outwardly oriented bottom surface 68a the frontal recess 82 educated.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich ein ringförmiger radialer Luftspalt 85 zwischen jedem Führungszapfen 62, 63 und der konischen Innenumfangsfläche 79 des zugeordneten Ankerkörper-Endabschnittes 72, 73.An annular radial air gap expediently extends 85 between each guide pin 62 , 63 and the conical inner peripheral surface 79 of the associated anchor body end section 72 , 73 .
Jeder Führungszapfen 62, 63 ragt mit seinem Kopfabschnitt 66 axial aus der zugeordneten stirnseitigen Ausnehmung 82 heraus, wobei zumindest der außerhalb der stirnseitigen Ausnehmung 82 liegenden Längenabschnitt den Führungsabschnitt 62a, 63a bildet.Each guide pin 62 , 63 protrudes with its head section 66 axially from the associated frontal recess 82 out, with at least the outside of the frontal recess 82 lying length section the guide section 62a , 63a forms.
Das Proportional-Magnetventil 1 ist zweckmäßigerweise mit Druckausgleichsmaßnahmen ausgestattet, die dafür sorgen, dass auf den Anker 13 zumindest in der Schließstellung und vorzugsweise auch in den Offenstellungen keine resultierende axiale Fluiddruckkraft einwirkt.The proportional solenoid valve 1 is expediently equipped with pressure compensation measures that ensure that on the anchor 13 at least in the closed position and preferably also in the open positions, no resulting axial fluid pressure force acts.
Die Druckausgleichsmaßnahmen sehen vor, dass der Anker 13 mittig von einem Druckausgleichskanal 86 axial durchsetzt ist, der mit einer vorderen Kanalmündung 87 an der vom Anker 13 abgewandten stirnseitigen Verschlussfläche 88 des Ventilgliedes 3 ausmündet und der außerdem mit einer axial entgegengesetzten hinteren Kanalmündung 89 zu einer im Innern des Stators 12 befindlichen Druckausgleichskammer 92 ausmündet. Die Druckausgleichskammer 92 schließt sich an den dem Ventilglied 3 axial entgegengesetzten hinteren Endabschnitt 57 der Ankers 13 an und ist exemplarisch gemeinsam begrenzt von dem hinteren Führungszapfen 63 und dem Abschlusselement 52. Ein radial außen im Kopfabschnitt 66 des hinteren Führungszapfens 63 fixierter Dichtungsring 93 sorgt für eine fluiddichte Abtrennung der Druckausgleichskammer 92 vom Ankeraufnahmeraum 54.The pressure equalization measures provide that the anchor 13 in the middle of a pressure equalization channel 86 axially interspersed with a front channel mouth 87 at the anchor 13 facing away from the front closure surface 88 of the valve member 3 opens out and the also with an axially opposite rear channel mouth 89 to one inside the stator 12 located pressure equalization chamber 92 empties. The pressure equalization chamber 92 joins the valve member 3 axially opposite rear end portion 57 the anchor 13 on and is exemplarily bounded together by the rear guide pin 63 and the closing element 52 . One radially outside in the head section 66 of the rear guide pin 63 fixed sealing ring 93 ensures a fluid-tight separation of the pressure compensation chamber 92 from the anchor receiving space 54 .
Bevorzugt ist die Federeinrichtung 83 in der Druckausgleichskammer 92 angeordnet.The spring device is preferred 83 in the pressure equalization chamber 92 arranged.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Druckausgleichskanal 86 axial durch das Ventilglied 3, den Ankerkörper 55 und die beiden Führungszapfen 62 hindurch.The pressure compensation channel expediently extends 86 axially through the valve member 3 , the anchor body 55 and the two guide pins 62 through.
Der Querschnitt der Druckausgleichskammer 92 ist gleich groß wie der Querschnitt der ersten inneren Kanalmündung 22b, die in der Schließstellung des Ventilgliedes 3 von deren stirnseitiger Verschlussfläche 88 abgedeckt ist. The cross section of the pressure equalization chamber 92 is the same size as the cross section of the first inner channel mouth 22b in the closed position of the valve member 3 from their front closure surface 88 is covered.
In der Schließstellung des Ventilgliedes 3 kommuniziert der erste Fluidkanal 22 durch die vordere Kanalmündung 87 und den Druckausgleichskanal 86 hindurch mit der Druckausgleichskammer 92, sodass in letzterer der gleiche Druck herrscht wie im ersten Fluidkanal 22. Somit ist der Anker 13 in beiden axialen Richtungen mit gleich großen Fluiddruckkräften beaufschlagt, die sich egalisieren. Der gleiche Effekt tritt ein, wenn das Ventilglied 3 eine Offenstellung einnimmt, da dann in der Druckausgleichskammer 92 der gleiche Druck herrscht wie in dem der vorderen Kanalmündung 87 vorgelagerten Bereich der Ventilkammer 16.In the closed position of the valve member 3 communicates the first fluid channel 22nd through the anterior canal mouth 87 and the pressure equalization channel 86 through with the pressure equalization chamber 92 so that the pressure in the latter is the same as in the first fluid channel 22nd . Thus is the anchor 13 acted upon in both axial directions with equal fluid pressure forces that equalize each other. The same effect occurs when the valve member 3 assumes an open position, because then in the pressure compensation chamber 92 the pressure is the same as that of the anterior canal mouth 87 upstream area of the valve chamber 16 .
Die Antriebseinrichtung 2 kann mit einer Hubsensorik für den Anker 13 ausgestattet sein. Zudem kann das Proportional-Magnetventil 1 mit einer Drucksensorik und/oder einer Durchflusssensorik ausgestattet sein.The drive device 2 can with a stroke sensor for the anchor 13 be equipped. In addition, the proportional solenoid valve 1 be equipped with a pressure sensor and / or a flow sensor.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
-
DE 102012018566 A1 [0003]DE 102012018566 A1 [0003]
-
DE 102011115115 A1 [0004]DE 102011115115 A1 [0004]
-
DE 19900788 A1 [0005]DE 19900788 A1 [0005]
-
DE 102009021639 A1 [0006]DE 102009021639 A1 [0006]
