DE19952800A1 - Magnetpol für einen Betätigungsmagneten - Google Patents

Magnetpol für einen Betätigungsmagneten

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Karl Rueb
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
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    • F16K31/061Sliding valves
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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    • F15B13/044Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors

Abstract

Ein Magnetpol (60) für einen Betätigungsmagneten eines hydraulischen Magnetventils weist ein Polrohr (3) mit einem Ankerraum (5) zur Aufnahme eines Magnetankers (6) sowie eine Polbasis (61) zur Aufnahme eines Ankerstößels (12, 13) zur Betätigung eines Steuerkolbens des Magnetventils auf. Im Bereich der Polbasis (61) ist eine bewegliche Anlauffläche (17) für eine Kolbenfeder (19) des Magnetventils vorgesehen. Ferner ist eine Verstellvorrichtung (62, 67) für die Anlauffläche (17) vorgesehen, mit der die Lage der Anlauffläche (17) von der Außenseite des Magnetpols (60) aus einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pol bzw. einen Magnetpol für ei­ nen Betätigungsmagneten insbesondere eines hydraulischen Ma­ gnetventils, einen Betätigungsmagneten für ein Magnetventil sowie ein Magnetventil mit einem Betätigungsmagneten.

Die gattungsgemäßen Magnetpole für einen Betätigungsmagneten weisen ein Polrohr mit einem Ankerraum zur Aufnahme eines Ma­ gnetankers und eine Polbasis zur Aufnahme eines Ankerstößels auf.

Bei den gattungsgemäßen Magnetpolen wird im aufgesetztem Zu­ stand auf ein hydraulisches Magnetventil, insbesondere auf ein Wegeventil, ein Ventilschieber bzw. ein Steuerkolben durch den Ankerstößel beaufschlagt, der gegen den Widerstand einer Kolbenfeder bzw. beim Druckbegrenzungsventil gegen ei­ nen hydraulischen Druck vom Magnetanker betätigt wird. Der Steuerkolben weist dabei wenigstens eine Arbeitsposition auf, bei der das Magnetventil öffnet oder schließt. Weiterhin weist der Steuerkolben eine Ruhelage auf, die durch die Kol­ benfeder mitbestimmt wird.

Aufgrund von Herstellungstoleranzen im Magnetventil oder im Betätigungsmagneten ist es notwendig, die Ruhelage des Steu­ erkolbens verstellbar zu gestalten. Dies wird beispielsweise durch Distanzscheiben erreicht, die in einen Übergangsbereich zwischen Magnetpol und Kolbenfeder eingelegt werden.

Bei den bekannten Magnetventilen ist von Nachteil, daß die Einstellung der Ruhelage sehr aufwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Magnet­ pol für einen Betätigungsmagneten bereitzustellen, der eine einfache Einstellung des Arbeitspunkts des Steuerkolbens ge­ stattet. Weiterhin soll ein verbesserter Betätigungsmagnet und ein verbessertes Magnetventil bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einer der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis ist die Ruhelage des Steuerkolbens eines hydraulischen Magnetven­ tils so aufwendig einzustellen, weil hierfür der Magnetpol aus dem Magnetventil entnommen werden muß, um die bekannten Distanzscheiben einzulegen. Dabei ist besonders von Nachteil, daß bei einem Einstellvorgang häufig der Magnetpol mehrmals entnommen und wieder eingesetzt werden muß, um eine gewünsch­ te Ruhelage des Steuerkolbens einzustellen.

Bei dem erfindungsgemäßen Magnetpol, der eine bewegliche An­ lauffläche für eine Kolbenfeder und eine Verstellvorrichtung für diese Anlauffläche aufweist, wird die Einstellung erheb­ lich erleichtert.

Gemäß der Erfindung ist vorzugsweise im Bereich der Polbasis eine Verstellvorrichtung für die Anlauffläche vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß die Lage der Anlauffläche von der Au­ ßenseite des Magnetpols aus einstellbar ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verstellvor­ richtung wenigstens eine in einer Gewindebohrung im Magnetpol angeordnete Verstellschraube auf, die mit einem Betätigungs­ ende die Anlauffläche betätigt. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Verstellschraube mit einer Justierhülse in Kontakt tritt, die im Bereich der Anlauffläche vorgesehen ist. Vor­ zugsweise mündet die Gewindebohrung auf der Außenseite des Magnetpols, so daß die Verstellschraube von der Außenseite des Magnetpols verdreht werden kann. Durch Einschrauben bzw. Ausschrauben der Verstellschraube in der Gewindebohrung kann damit die Lage der Anlauffläche bequem eingestellt werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Verstellschrau­ be als im wesentlichen radial in der Polbasis angeordnete Verstellschraube ausgebildet sein. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die Verstellschraube beispielsweise schräg radial oder gerade radial innerhalb des Magnetpols verlaufen. Dadurch er­ gibt sich eine besonders einfache Ausbildung des erfindungs­ gemäßen Magnetpols.

Wenn das Betätigungsende der Verstellschraube als konisch zu­ laufende Betätigungsspitze ausgebildet ist, kann eine beson­ ders genaue Verstellung der Anlauffläche erfolgen, wenn diese mit dem konisch zulaufenden Bereich der Betätigungsspitze be­ tätigt wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Anlauffläche auch als auf der Außenseite der Justierhülse vorgesehener, scheibenförmig umlaufender Anlaufabsatz ausgebildet sein. Das Vorsehen eines solchen Anlaufabsatzes erweist sich als vor­ teilhaft, weil dann eine Führung der Anlauffläche in axialer Richtung der Kolbenfeder ermöglicht wird, indem die Justier­ hülse beispielsweise in einer Ankerstößelbohrung geführt wird.

Dabei kann zwischen dem Anlaufabsatz und dem Betätigungsende der Verstellschraube auch ein Verstellstift angeordnet sein, der insbesondere parallel zur Symmetrieachse des Ankerstößels verläuft. Durch das Vorsehen eines solchen Verstellstifts kann die Position der Verstellschraube im Magnetpol weg von der Position des Anlaufabsatzes gelegt werden. Dadurch lassen sich Magnetpole bereitstellen, die sich auch dann einfach einstellen lassen, wenn der Magnetpol an einer unzugänglichen Stelle eingebaut ist.

Zusätzlich oder alternativ zu der Ausbildung der Verstellvor­ richtung mit einer Verstellschraube kann die Verstellvorrich­ tung auch eine im Bereich des Polrohr angeordnete erste Ver­ stellhülse aufweisen, die über eine Gewindeverbindung mit ei­ ner im Bereich der Polbasis angeordneten zweiten Verstellhül­ se in Verbindung steht. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich eine besonders einfache Einstellung der Lage der Anlauffläche und somit der Länge bzw. Vorspannung der Kolbenfeder.

Vorzugsweise ist die erste Verstellhülse einstückig mit dem Polrohr ausgeführt und die zweite Verstellhülse ist einstüc­ kig mit der Polbasis ausgeführt, wobei die Anlauffläche im Bereich der ersten Verstellhülse vorgesehen sein kann. Wenn dann die Gewindeverbindung so ausgebildet ist, daß der axiale Abstand zwischen Polrohr und Polbasis durch Verdrehen der er­ sten Verstellhülse zur zweiten Verstellhülse veränderbar ist, ergibt sich eine besonders einfache Einstellung des erfin­ dungsgemäßen Magnetventils. In eingeschraubtem Zustand der Polbasis in ein Ventilgehäuse kann dann nämlich durch einfa­ ches Verdrehen des Polrohrs die Gewindeverbindung betätigt werden, so daß sich der axiale Abstand zwischen Polrohr und Polbasis verändert. Damit verändert sich gleichzeitig die La­ ge der Anlauffläche in der Polbasis. Somit ergibt sich eine einfache Verstellung der Länge bzw. Vorspannung der Kolbenfe­ der.

Zur Festlegung der Lage zwischen der ersten Verstellhülse und der zweiten Verstellhülse kann dabei eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, die beispielsweise durch eine Klemmschraube bewirkt wird.

Schließlich ist die Erfindung auch in einem Magnetpol ver­ wirklicht, der die folgenden Merkmale aufweist:

  • - ein Polrohr mit einem Ankerraum zur Aufnahme eines Magne­ tankers,
  • - eine Polbasis zur Aufnahme eines zur Betätigung eines Steuerkolbens des Magnetventils vorgesehenen Ankerstö­ ßels,
  • - im Bereich der Polbasis ist wenigstens eine zumindest teilweise umlaufende Ringnut vorgesehen.

Dabei ist die Ringnut bzw. sind die Ringnuten vorzugsweise in dem Bereich zwischen dem Ankerraum und dem Austrittsende des Ankerstößels aus der Polbasis ausgebildet, so daß die im Be­ trieb aus dem Anker austretenden Feldlinien zunächst in den Bereich der Mitte der Polbasis geführt werden, bevor sie wie­ der aus der Polbasis austreten.

Magnetventile, die mit einem solchen erfindungsgemäß ausge­ bildeten Magnetpol versehen sind, haben zahlreiche Vorteile. Bei für einen Einsatz in einer Regelung vorgesehenen erfin­ dungsgemäßen Magnetventilen ist von Vorteil, daß der zugehö­ rige Regler eine einfache Struktur haben kann, wobei Magnet­ ventile trotzdem zuverlässig und genau betrieben werden kön­ nen. Dies wird darauf zurückgeführt, daß bei den erfindungs­ gemäßen Magnetpolen die Kraft-Hub-Kennlinie des Stößels bei je einer vorgegebenen Stromstärke einen zumindest annähernd linearen Verlauf und eine nur geringe Hysterese aufweist. Der proportionale Kraft-Hub-Verlauf wird bei einem Schaltmagnet beispielsweise durch einen zusätzlichen Luftspalt erreicht, wie er in Fig. 7 eingezeichnet ist.

Außerdem können die erfindungsgemäßen Magnetventile bei der Herstellung einfach justiert werden, damit innerhalb einer Fertigungsserie einheitliche Magnetventilparameter erreicht werden. Dadurch brauchen beispielsweise beim Ersatz eines de­ fekten Magnetventils keine aufwendigen Eichungen der Regelung nach dem Einbau eines neuen Magnetventils durchgeführt wer­ den.

Das erfindungsgemäße Magnetventil ist einfach aufgebaut und erlaubt eine vereinfachte Reparatur eines das Magnetventil beinhaltenden Regelkreises.

Darüber hinaus lassen sich die erfindungsgemäßen Ventile auch vorteilhaft für einen ungeregelten Einsatz in einer Steuerung vorsehen. Wegen der einfachen Justage der Magnetventile bei der Herstellung innerhalb einer Fertigungsserie werden auf einfache Weise einheitliche Magnetventilparameter erreicht, die eine einfache und genaue Betätigung auch ohne Einsatz ei­ nes Reglers erlauben.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Ringnut in ihrer Ausdehnung in Richtung der Längsachse der Polbasis ver­ stellbar ausgebildet sein. Dadurch lassen sich die magne­ tisch-elektrischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Ma­ gnetpols einstellen.

Die Ringnut kann auch so ausgebildet sein, daß sie mit magne­ tisch neutralem Material füllbar ist. Auch dadurch lassen sich weitere gewünschte Veränderungen der magnetisch- elektrischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Magnetpols erreichen.

Die Erfindung ist weiterhin in einem Betätigungsmagneten ver­ wirklicht, der eine Magnetspule sowie einen erfindungsgemäßen Magnetpol aufweist. Schließlich ist auch ein Magnetventil mit einem Steuerkolben vorgesehen, der einen erfindungsgemäßen Betätigungsmagneten aufweist.

Die Erfindung läßt sich auch wie folgt beschreiben. Bei Wege­ ventilen erfolgt eine Betätigung des Wegeventils dadurch, daß ein Elektromagnet einen als Steuerkolben ausgebildeten Ven­ tilschieber gegen die Kraft einer auf der anderen Seite ange­ ordneten Feder verschiebt. Der Verschiebeweg hängt dabei von der Magnetkraft, also von dem Strom ab, den man durch die Wicklung des Elektromagneten fließen läßt, und von derjenigen Kraft, die die Feder in einer bestimmten Position des Ventil­ schiebers aufbringt. Durch die erfindungsgemäße Justierbar­ keit der Federn können Toleranzen in der Lage der Steuerkan­ ten des Ventilgehäuses und des Ventilschiebers sowie Toleran­ zen im Elektromagnet und Toleranzen in der Feder selbst aus­ geglichen werden. Dadurch läßt sich erreichen, daß bei einem vorbestimmten Magnetstrom das Ventil einen bestimmten Öff­ nungsquerschnitt hat.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausfüh­ rungsbeispiele veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen ersten erfin­ dungsgemäßen Magnetpol,

Fig. 2 zeigt eine teilweise aufgebrochene Darstellung ei­ nes erfindungsgemäßen Wegeventils mit dem Magnetpol aus Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen zweiten erfin­ dungsgemäßen Magnetpol,

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen dritten erfin­ dungsgemäßen Magnetpol,

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen vierten erfin­ dungsgemäßen Magnetpol,

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen fünften erfin­ dungsgemäßen Magnetpol,

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch den fünften erfin­ dungsgemäßen Magnetpol aus Fig. 6 mit aufgesetzter Betätigungsspule und

Fig. 8 zeigt eine Kraft-Hub-Kennlinie des fünften erfin­ dungsgemäßen Magnetpols aus Fig. 7.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen ersten erfin­ dungsgemäßen Magnetpol 1.

Der Magnetpol 1 gliedert sich in eine in dieser Darstellung linksseitig gelegene Polbasis 2 und in ein in dieser Ansicht rechtsseitig gelegenes Polrohr 3. Polbasis 2 und Polrohr 3 sind aus einem magnetisierbaren Metall hergestellt. Im Über­ gangsbereich zwischen dem Polrohr 3 und der Polbasis 2 ist ein antimagnetischer Konusbereich 4 ausgebildet.

Im Inneren des Polrohrs 3 ist ein zylindrischer Ankerraum 5 ausgeformt, in den ein im wesentlichen zylindrischer Magnet­ anker 6 eingesetzt ist. Der Magnetanker 6 weist mehrere Aus­ gleichsbohrungen 7 auf, von denen in dieser Ansicht zwei dar­ gestellt sind.

An dem in Fig. 1 rechtsseitig gelegenen Ende des Polrohrs 3 ist der Ankerraum 5 durch einen mit einem Außengewinde verse­ henen Verschlußdeckel 8 verschlossen, wobei ein Endbereich 9 des Polrohrs 3 in eine Umlaufnut 10 des Verschlußdeckels 8 eingerollt ist.

Zwischen dem Verschlußdeckel 8 und dem dem Verschlußdeckel 8 zugewandten Ende des Magnetankers 6 ist eine als Schraubenfe­ der ausgebildete Rückstellfeder 28 vorgesehen, die den Magnetanker 6 in nicht betätigtem Zustand in die in Fig. 1 gezeigte Lage bewegt.

Der Magnetanker 6 wird durch eine in dieser Ansicht nicht ge­ zeigte Magnetspule betätigt, die außen auf dem Polrohr 3 vor­ gesehen ist.

Die Polbasis 2 weist eine zentrische Ankerstößelbohrung 14 auf, innerhalb der ein Ankerstößel 12 und eine Justierhülse 13 angeordnet sind. Der Ankerstößel 12 ist dabei an einem En­ de in einer im Magnetanker 6 vorgesehenen Bohrung 11 einge­ steckt. Der Ankerstößel 12 durchtritt eine in der Justierhül­ se 13 vorgesehene Hülsenbohrung 16.

Die Justierhülse 13 ist als zylindrische Grundhülse 15 mit der Hülsenbohrung 16 ausgeformt, wobei an die Außenseite der Grundhülse 15 eine kreisscheibenförmige Anlaufscheibe 17 ein­ stückig ausgeformt ist. Die Anlaufscheibe 17 ist dabei so auf der Grundhülse 15 ausgebildet, daß sie wie ein umlaufender Absatz um die Grundhülse 15 herum verläuft.

Die Ankerstößelbohrung 14 ist im Bereich der Anlaufscheibe 17 so zu einem Anlaufscheibenraum 18 erweitert, daß die Anlauf­ scheibe 17 bei einer Bewegung der Justierhülse 13 in axialer Richtung ihre Position im Anlaufscheibenraum 18 in axialer Richtung verändern kann. Dabei ist im Anlaufscheibenraum 18 eine als Schraubenfeder ausgebildete Kolbenfeder 19 vorgese­ hen, die sich an der Anlaufscheibe 17 abstützt.

In der Polbasis 2 ist weiterhin eine schräg radial von der Außenseite der Polbasis 2 zu einem Bereich im Anlaufscheiben­ raum 18 verlaufende Verstellschraubenbohrung 20 ausgebildet. Die Verstellschraubenbohrung 20 gliedert sich dabei in einen im Bereich des Anlaufscheibenraums 18 mündenden Bereich 21, in den ein Stift 22 eingesetzt ist, sowie in einen Verstell­ schraubenbereich 23 mit gegenüber dem Bereich 21 vergrößerten Durchmesser, in den eine Verstellmadenschraube 24 eingesetzt ist. Das der Justierhülse 13 zugewandte Ende des Stiftes 22 liegt an der Anlaufscheibe 17 an. Die Verstellmadenschraube 24 hält den Stift 22 in Position.

Der Stift 22 greift mit einem im Durchmesser verkleinerten Fortsatz 29 in einen Schlitz 30 der Justierhülse 13 ein, so daß diese gegen Verdrehen gesichert ist. Durch eine weitere Verdrehsicherung zwischen dem in Fig. 2 gezeigten Ventilkol­ ben und der Justierhülse 13 ist der Ventilkolben letztendlich durch den Stift 22 gegen Verdrehen gesichert.

Die Polbasis 2 weist weiterhin an ihrer Außenseite im Bereich um den Anlaufscheibenraum 18 herum einen umlaufenden Befesti­ gungsabsatz 25 sowie ein Befestigungsaußengewinde 26 auf, die zum Einschrauben der Polbasis 2 in ein hier nicht gezeigtes Ventilgehäuse dienen. Zur Abdichtung ist im Bereich des Befe­ stigungsabsatzes 25 ein Dichtring 27 angeordnet.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetventil 72 in teil­ weise aufgebrochenem Zustand.

Das Magnetventil 72 ist ein sogenanntes Proportionalventil und weist ein Ventilgehäuse 73 auf, in dem eine Kolbenbohrung 74, Fluidkanäle 78 sowie an je einem Austrittsende der Kol­ benbohrung 74 eine Polbohrung 79 ausgebildet sind. In der Kolbenbohrung 74 ist ein Steuerkolben 75 axial verschieblich aufgenommen.

In jede Polbohrung 79 ist je ein Magnetpol 1 aus Fig. 1 ein­ gesetzt. Dabei ist je eine elektrische Betätigungsspule 76 auf je ein Polrohr 3 aufgesetzt, die durch je eine auf den Verschlußdeckel 8 aufgeschraubte Haltemutter 77 festgehalten wird.

Zur Montage des Magnetventils 72 wird folgendermaßen vorge­ gangen. Zunächst wird bei eingesetztem Steuerkolben 75 ein Federteller 80 und je eine Kolbenfeder 19 auf ein Ende des Steuerkolbens 75 aufgesetzt. Danach werden die beiden Magnet­ pole 1 bei abgenommener Betätigungsspule 76 jeweils mit ihrer Polbasis 2 in die Polbohrung 79 im Ventilgehäuse 73 einge­ schraubt, bis der jeweilige Befestigungsabsatz 25 am Ventil­ gehäuse anliegt. Nun wird die Betätigungsspule 76 des einen Elektromagneten auf den entsprechenden Magnetpol 35 aufge­ schoben und mit einer Haltemutter 77 festgeklemmt. Dann wird ein bestimmter Strom durch die Betätigungsspule geschickt. Der Verschiebeweg des Steuerkolbens 75 wird direkt oder über die durch das Ventil fließende Druckmittelmenge bestimmt, während die Justierhülse 13 und die Kolbenfeder 19, die sich in dem an der gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses 73 montierten Magnetpol befinden, durch Verdrehen der entspre­ chenden Verstellmadenschraube 24 axial verschoben werden, bis der Steuerkolben die bei dem vorgegebenen durch die Betäti­ gungsspule 76 fließenden elektrischen Strom gewünschte Posi­ tion einnimmt.

Anschließend wird die genannte Betätigungsspule wieder vom Magnetpol des einen Elektromagneten abgezogen und die Betäti­ gungsspule 76 des zweiten Elektromagneten auf den schon ein­ geschraubten Magnetpol 1 des zweiten Elektromagneten aufge­ schoben und festgeklemmt. Nun wird ein bestimmter Strom durch die zweite Betätigungsspule 76 geschickt. Nun werden die Ju­ stierhülse 13 und die Kolbenfeder 19 im Magnetpol des ersten Elektromagneten justiert, bis der Ventilkolben wieder eine gewünschte Position einnimmt. Dann wird die Betätigungsspule 76 des ersten Elektromagneten wieder montiert. Das Proportio­ nalventil ist nun fertig zusammengebaut und justiert, wobei Toleranzen sowohl im hydraulischen als auch im elektromagne­ tischen Teil des Ventils ausgeglichen sind.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen weiteren erfin­ dungsgemäßen Magnetpol 31, der in wesentlichen Teilen dem Magnetpol 1 aus Fig. 1 entspricht. Gleichen Teilen sind da­ her dieselben Bezugsziffern gegeben. Der Magnetpol 31 unter­ scheidet sich vom Magnetpol 1 dadurch, daß ein Stift 22 in der Polbasis 2 vorgesehen ist, der in ein schräges Sackloch eingreift, das am Übergang zwischen der Grundhülse 15 und der Anlaufscheibe 17 der Justierhülse 13 ausgebildet ist, und flächig am senkrecht zu seiner Achse verlaufenden Boden des Sacklochs anliegt.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Magnetpol 35, der in seinen wesentlichen Teilen dem Magnetpol 1 aus Fig. 1 entspricht. Gleichen Teilen sind daher die sel­ ben Bezugsziffern gegeben. Der Magnetpol 35 unterscheidet sich vom Magnetpol 1 im wesentlichen dadurch, daß eine Polba­ sis 36 vorgesehen ist, in der zur Betätigung der Anlaufschei­ be 17 auf der Justierhülse 13 ein in einer Verstellstiftboh­ rung 37 angeordneter Verstellstift 38 mit zylindrischer Au­ ßenform angeordnet ist. Die Mittelachse der Verstellstiftboh­ rung 37 verläuft dabei im wesentlichen parallel zur Mittel­ achse der Justierhülse 13.

Weiterhin ist in der Polbasis 36 eine radial verlaufende Ver­ stellschraubenbohrung 39 mit einem Innengewinde ausgebildet, die von der Außenseite der Polbasis 36 bis in den Bereich der Verstellstiftbohrung 37 verläuft. Die Verstellschrauben­ bohrung 39 ist mit einem Innengewinde versehen, in das eine Verstellschraube 40 eingedreht ist. Die Verstellschraube 40 hat an ihrer mit dem Verstellstift 38 in Kontakt tretenden Vorderseite eine konisch zulaufende Betätigungsspitze 41. Die Betätigungsspitze 41 ist dabei so ausgebildet, daß bei einem Eindrehen der Verstellschraube 40 in die Verstellschrauben­ bohrung 39 der Verstellstift 38 entlang der Betätigungsspitze 41 gleitet und sich in axialer Richtung verlagert.

Zum Einbau des Magnetpols 35 und zum Einstellen der Kraft der Kolbenfeder 19 an einem in dieser Ansicht nicht gezeigten Ma­ gnetventil wird im wesentlichen so vorgegangen, wie dies obenstehend mit Bezug auf den Magnetpol 1 in Fig. 1 und in Fig. 2 beschrieben wurde. Dabei wird eine Verstellung der Lage der Justierhülse 13 durch ein Einstellen der Lage des Verstellstifts 38 bewerkstelligt, und zwar durch ein Verdre­ hen der Verstellschraube 40 in der Verstellschraubenbohrung 39. Im übrigen greift der Verstellstift 38 wieder in einen Schlitz 30 der Anlaufscheibe 17 ein, um die Justierhülse 13 gegen Drehen zu sichern.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Magnetpol 45, der in seinen wesentlichen Teilen mit dem Ma­ gnetpol 1 aus Fig. 1 übereinstimmt. Gleiche Teile sind des­ halb mit denselben Bezugsziffern versehen.

Der Magnetpol 45 hat eine Polbasis 46, in deren Ankerstößel­ bohrung 14 eine Justierhülse 47 eingesetzt ist, die im we­ sentlichen der Justierhülse 13 aus Fig. 1 entspricht. Die Justierhülse 47 hat dabei eine Grundhülse 48, die mit einer radialen zylindrischen Betätigungsbohrung 49 versehen ist.

In demjenigen Bereich, in dem die Betätigungsbohrung 49 in der Ankerstößelbohrung 14 mündet, mündet auch eine radial in der Polbasis 46 vorgesehene Verstellschraubenbohrung 50. Die Verstellschraubenbohrung 50 gliedert sich in eine Verstell­ stiftbohrung 51, die in die Ankerstößelbohrung 14 mündet und in der ein Verstellstift 52 angeordnet ist, sowie in einen Verstellschraubenbereich 53, der mit einem Innengewinde ver­ sehen ist und in den eine Verstellschraube 54 eingedreht ist. Der Verstellstift 52 weist dabei an seiner mit der Grundhülse 48 in Kontakt tretenden Seite eine Betätigungsspitze 55 auf, die als konische und schräg zulaufende Fläche ausgeformt ist.

Die Einstellung eines mit dem Magnetpol 45 versehenen Magnet­ ventils erfolgt im wesentlichen wie obenstehend im Zusammen­ hang mit Fig. 2 beschrieben wurde. Die Verlagerung der Ju­ stierhülse 47 erfolgt dabei durch Einschrauben der Verstell­ schraube 54 in den Verstellschraubenbereich 53, wobei dadurch der Verstellstift 52 so verlagert wird, daß die Betätigungs­ spitze 55 im Zusammenwirken mit der Betätigungsbohrung 49 in der Grundhülse 48 eine gewünschte Verlagerung der Justierhül­ se 47 bewirkt.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen Magnetpol 60, der hinsichtlich zahlreicher Einzelteile mit dem Magnetpol 1 übereinstimmt. Gleiche Teile sind daher mit denselben Bezugs­ ziffern versehen.

Der Magnetpol 60 hat eine Polbasis 61, die sich an das Pol­ rohr 3 anschließt. Dabei ist am Polrohr 3 im Bereich zur Pol­ basis 61 hin eine erste Verstellhülse 62 ausgeformt. Die An­ kerstößelbohrung 14 für den Ankerstößel 12 verläuft im Inne­ ren der ersten Verstellhülse 62. Auf der Außenseite gliedert sich die erste Verstellhülse 62 in einen Außengewindebereich 63 sowie in einen glatten, zylindrischen Außenführungsbereich 64, der an seinem zur Polbasis 61 hinweisenden Bereich eine umlaufende Dichtringnut 65 mit einem darin vorgesehenen Dich­ tring 66 aufweist.

In der Polbasis 61 ist eine mit der ersten Verstellhülse 62 zusammenwirkende zweite Verstellhülse 67 ausgebildet. Die zweite Verstellhülse 67 weist auf ihrer Innenseite einen mit dem Außengewindebereich 63 zusammenwirkenden Innengewindebe­ reich 68 sowie einen Innenführungsbereich 69 auf, der mit dem Außenführungsbereich 64 der ersten Verstellhülse 62 eine Pas­ sung bildet, die ein geführtes Verschieben der ersten Ver­ stellhülse 62 in der zweiten Verstellhülse 67 ermöglicht.

Weiterhin ist in der Polbasis 61 eine radial verlaufende Ma­ denschraubenbohrung 70 vorgesehen, die auf der Innenseite der zweiten Verstellhülse 67 im Innenführungsbereich 69 mündet. In die Madenschraubenbohrung 70 ist eine Madenschraube 71 eingeschraubt.

Die Kolbenfeder 19 stützt sich direkt an der Anlauffläche 17 der Verstellhülse 62 des Polrohrs 3. Eine in die Bohrung 14 eingesetzte Hülse 81 dient lediglich als Führung für den Stö­ ßel 12.

Zum Einstellen der Ruhelage des Steuerkolbens eines mit dem Magnetpol 60 versehenen, hier nicht dargestellten Magnetven­ tils wird folgendermaßen vorgegangen. Bei gelöster Maden­ schraube 71 wird die erste Verstellhülse 62 so lange zur zweiten Verstellhülse 67 verdreht, bis sich aufgrund der Wir­ kung von Innengewindebereich 68 und Außengewindebereich 63 die Vorderseite der Verstellhülse 62 bei einer vorbestimmten Position befindet. In dieser Position ist die Kolbenfeder 19 auf die gewünschte Kraft vorgespannt. Danach wird die Maden­ schraube 71 auf dem Außenführungsbereich 64 festgezogen und beispielsweise mit Sicherungslack gegen Verdrehen gesichert.

Unter Umständen, z. B. bei einer Beschichtung des Außengewin­ des 63 mit einem Sicherungsmaterial, ist bei entsprechender Ausbildung der Gewinde 63 und 68 die Madenschraube 71 nicht notwendig. Dann muß zur Justierung am ersten Elektromagneten nur die Haltemutter 77 gelöst, jedoch nicht die Betäti­ gungsspule 76 abgezogen werden. Das Polrohr kann durch An­ griff an seinem über die Betätigungsspule 76 vorstehenden Teil verdreht werden.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch den fünften erfindungs­ gemäßen Magnetpol 60 aus Fig. 6, auf den eine Betäti­ gungsspule 82 aufgesetzt ist. Die Betätigungsspule 82 glie­ dert sich in ein topfförmiges Spulenaußenrohr 83, das eine auf dem Polrohr 3 und auf der Polbasis 61 angeordnete Spu­ lenwicklung 84 umgibt, sowie in eine Verschlußscheibe 85, die das Spulenaußenrohr abschließt.

Die Betätigungsspule 82 ist mit einer in dieser Ansicht nicht gezeigten, auf den Verschlußdeckel aufgeschraubten Mutter ge­ gen ein in dieser Ansicht ebenfalls nicht gezeigtes Ventilge­ häuse angezogen, in das der Magnetpol 60 eingeschraubt ist.

Im Betrieb des Magnetpols 60 ergeben sich magnetische Feldli­ nien, von denen in Fig. 7 eine magnetische Feldlinie 86 schematisch eingezeichnet ist. Wie man besonders gut sieht, verläuft die magnetische Feldlinie 86 durch das Spulenaußen­ rohr 83 sowie unter Umgehung des Konusbereichs 4 durch den Magnetanker 6. Daraufhin tritt sie in die erste Verstellhülse 62 und unter Umgehung des zwischen der ersten Verstellhülse 62 und der zweiten Verstellhülse 67 als Ringnut ausgebildeten Luftspalts in die zweite Verstellhülse 67 ein. Die Feldlinie 86 tritt daraufhin aus der zweiten Verstellhülse 67 in die Verschlußscheibe 85 aus und von dort wieder in das Spulenau­ ßenrohr 83 ein.

Fig. 8 zeigt eine Kraft-Hub-Kennlinie des fünften erfin­ dungsgemäßen Magnetpols 60 aus Fig. 7 bei einer vorgegebenen Stärke eines durch die Spulenwicklung 83 fließenden Stroms. Die Kennlinie veranschaulicht die durch die magnetische Wir­ kung der Spulenwicklung auf den Magnetanker 6 ausgeübte Kraft, die auf den Ankerstößel 12 übertragen wird. Die Kenn­ linie unterscheidet sich von der Standardkennlinie vor der Bearbeitung.

Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, weist die Kennlinie nur eine geringe Hysterese auf. Darüberhinaus ver­ läuft sie über einen großen Hub des Ankerstößels 12 im we­ sentlichen waagrecht. Somit übt der Magnetpol 60 über diesen Hub des Ankerstößels 12 bei einer vorgegebenen Stromstärke durch die Spulenwicklung 84 eine nahezu konstante Kraft auf den Ankerstößel 12 aus, was dessen Einsatz in einer Regelung begünstigt. Bei einem Standardmagneten des Standes der Tech­ nik hängt die vom Magnetpol auf den Ankerstößel momentan aus­ geübte Kraft bei einer vorgegebenen Stromstärke durch die Spulenwicklung vom momentanen Hub des Ankerstößels ab.

Bezugszeichenliste

1

Magnetpol

2

Polbasis

3

Polrohr

4

Konusbereich

5

Ankerraum

6

Magnetanker

7

Ausgleichsbohrung

8

Verschlußdeckel

9

Endbereich

10

Umlaufnut

11

Bohrung

12

Ankerstößel

13

Justierhülse

14

Ankerstößelbohrung

15

Grundhülse

16

Hülsenbohrung

17

Anlaufscheibe

18

Anlaufscheibenraum

19

Kolbenfeder

20

Verstellschraubenbohrung

21

Bereich

22

Stift

23

Sicherungsschrauben­ bereich

24

Verstellmadenschraube

25

Befestigungsabsatz

26

Befestigungs­ außengewinde

27

Dichtring

28

Rückstellfeder

29

Fortsatz

30

Schlitz

31

Magnetpol

35

Magnetpol

36

Polbasis

37

Verstellstiftbohrung

38

Verstellstift

39

Verstellschraubenbohrung

40

Verstellschraube

41

Betätigungsspitze

45

Magnetpol

46

Polbasis

47

Justierhülse

48

Grundhülse

49

Betätigungsbohrung

50

Verstellschraubenbohrung

51

Verstellstiftbohrung

52

Verstellstift

53

Verstellschraubenbereich

54

Verstellschraube

55

Betätigungspitze

60

Magnetpol

61

Polbasis

62

Erste Verstellhülse

63

Außengewindebereich

64

Außenführungsbereich

65

Dichtringnut

66

Dichtring

67

Zweite Verstellhülse

68

Innengewindebereich

69

Innenführungsbereich

70

Madenschraubenbohrung

71

Madenschraube

72

Magnetventil

73

Ventilgehäuse

74

Kolbenbohrung

75

Steuerkolben

76

Betätigungsspule

77

Haltemutter

78

Fluidkanal

79

Polbohrung

80

Federteller

81

Hülse

82

Betätigungsspule

83

Spulenaußenrohr

84

Spulenwicklung

85

Verschlußscheibe

86

magnetische Feldlinie

Claims (17)

1. Magnetpol (1; 31; 35; 45; 60) für einen Betätigungsmagnet insbesondere eines hydraulischen Magnetventils (72), wo­ bei der Magnetpol (1; 31; 45; 60) die folgenden Merkmale aufweist:
  • - ein Polrohr (3) mit einem Ankerraum (5) zur Aufnahme eines Magnetankers (6),
  • - eine Polbasis (2; 36; 46; 61) zur Aufnahme eines zur Betätigung eines Steuerkolbens (75) des Magnetventils vorgesehenen Ankerstößels (12, 13),
  • - im Bereich der Polbasis (2; 36; 46; 61) ist eine be­ wegliche Anlauffläche (17) für eine Kolbenfeder (19) des Steuerkolbens (75) vorgesehen,
  • - wobei ferner, vorzugsweise im Bereich der Polbasis (2; 36; 46; 61), eine Verstellvorrichtung (22; 38, 40; 49, 52; 62, 67) für die Anlauffläche (17) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß die Lage der Anlauffläche (17) von der Außenseite des Magnetpols (1; 31; 35; 45; 60) aus einstellbar ist.
2. Magnetpol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Verstellvorrichtung wenigstens eine in einer Ge­ windebohrung im Magnetpol (1; 31; 35; 45) angeordnete Verstellschraube (22; 40; 54) aufweist, die mit einem Be­ tätigungsende die Anlauffläche (17) und/oder eine an der Anlauffläche (17) vorgesehene Justierhülse (48) betätigt.
3. Magnetpol nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellschraube als im wesentlichen radial in der Polbasis (2; 36; 45) angeordnete Verstellschraube (22; 40; 52) ausgebildet ist.
4. Magnetpol nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsende der Verstellschraube (40) als konisch zulaufende Betätigungsspitze (41) ausgebildet ist.
5. Magnetpol nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlauffläche als auf der Außenseite der Justierhülse (13) vorgesehener, scheibenförmig umlaufender Anlaufab­ satz (17) ausgebildet ist.
6. Magnetpol nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anlaufabsatz (17) und dem Betätigungsende (41) der Verstellschraube (40) ein Verstellstift (38) an­ geordnet ist, der insbesondere parallel zur Achse der Ju­ stierhülse (13) verläuft.
7. Magnetpol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung eine im Bereich des Polrohrs (3) angeordnete erste Verstellhülse (62) aufweist, die über eine Gewindeverbindung (63, 68) mit einer im Bereich der Polbasis (61) angeordneten zweiten Verstellhülse (67) in Verbindung steht.
8. Magnetpol nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlauffläche (17) im Bereich der ersten Verstellhülse (62) vorgesehen ist.
9. Magnetpol nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verstellhülse (62) einstückig mit dem Polrohr (3) ausgeführt ist und daß die zweite Verstellhülse (67) einstückig mit der Polbasis (61) ausgeführt ist.
10. Magnetpol nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeverbindung (63, 68) so ausgebildet ist, daß der axiale Abstand zwischen Polrohr (3) und Polbasis (61) durch Verdrehen der ersten Verstellhülse (62) zur zweiten Verstellhülse (67) veränderbar ist.
11. Magnetpol nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehsicherung (71) zur Festlegung der Lage zwi­ schen der ersten Verstellhülse (62) und der zweiten Ver­ stellhülse (67) vorgesehen ist.
12. Magnetpol nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung als Klemmschraube (71) ausgebildet ist.
13. Nagnetpol (60) für einen Betätigungsmagnet insbesondere eines hydraulischen Magnetventils, wobei der Magnetpol (60) die folgenden Merkmale aufweist:
  • - ein Polrohr (3) mit einem Ankerraum (5) zur Aufnahme eines Magnetankers (6),
  • - eine Polbasis (61) zur Aufnahme eines zur Betätigung eines Steuerkolbens des Magnetventils vorgesehenen An­ kerstößels (12),
  • - im Bereich der Polbasis (61) ist wenigstens eine zu­ mindest teilweise umlaufende Ringnut vorgesehen.
14. Magnetpol nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut in ihrer Ausdehnung in Richtung der Längsach­ se der Polbasis verstellbar ausgebildet ist.
15. Magnetpol nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut mit magnetisch neutralem Material füllbar ist.
16. Betätigungsmagnet, insbesondere für ein hydraulisches Mag­ netventil, mit einem Magnetpol nach einem der vorherge­ henden Ansprüche.
17. Magnetventil mit wenigstens einem Betätigungsmagneten nach Anspruch 16.
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