DE3431853A1

DE3431853A1 - Elektromagnetisch betaetigbares hydraulikstellglied

Info

Publication number: DE3431853A1
Application number: DE19843431853
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Chiaki; Toshihiko Funabashi Chiba Horikiri; Kuniaki Tokio/Tokyo Kato; Yoshiaki Matsushima
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1985-03-14
Also published as: GB8422096D0; GB2146143A; GB2146143B; US4561628A

Description

Anmelder: TOKYO KEIKI COMPANY LIMITED in Tokyo, Japan

Bezeichnung: Elektromagnetisch betätigbares Hydraulikstellglied

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigbares Hydraulikstellglied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Im einzelnen bezieht sie sich auf eine elektromagnetische Hydraulikantriebseinheit für den Antrieb eines Ventilelements eines hydraulischen Steuerventils, insbesondere auf eine elektromagnetisch betätigbare, hydraulische Stellvorrichtung für den Antrieb eines Stellkolbens durch einen hydraulischen Ausgahgsdruck eines Pilotsteuerventils, das von elektromagnetischen Kolben angetrieben ist.

In letzter Zeit wird sehr intensiv auf Energieeinsparung im Bereich von hydraulisch gesteuerten, mechanischen Vorrichtungen geachtet. Insbesondere wird es gewünscht, daß der Leistungsverbrauch der elektromagnetischen Ventile, die häufig in hydraulischen Systemen eingesetzt werden, deutlich reduziert wird.

Hierzu ist eine Vielzahl von pilotgesteuerten Elektromagnetventilen entwickelt worden.

Ein pilotgesteuertes Elektromagnetventil ist im wesentlichen aus einem Ventilteil und einem Stellteil für den Antrieb des Ventilteils zusammengesetzt. Der Stellteil wird im allgemeinen aufgebaut aus einem elektromagnetischen KpI-

ben, der Solenoideinrichtung genannt wird, und einem Stellkolben. Der in dem vorbekannten Hydraulikstellglied benutzte elektromagnetische Kolben ist ähnlich demjenigen, der üblicherweise in elektromagnetischen Ventilen benutzt wird und hat eine Magnetwicklung, einen stationären Magnetkern und einen bewegbaren Magnetkern. Demzufolge sind das Pilotsteuerventil und der Stellkolben in einem Steuerventilgehäuse untergebracht, sowohl das Steuergehäuse als auch die elektromagnetische Kolbeneinheit sind an einer Seite des Ventilbereichs angeordnet.

Hierdurch kann das Hydraulikstellglied der eingangs genannten Art größenmäßig nicht unterhalb einer gewissen Grenze verkleinert werden. Weiterhin sind die Ansprechzeiten des vorbekannten Hydraulikstellglieds dadurch gering, daß eine hydraulische Verbindung zwischen dem Pilotsteuerventil und dem Stellkolben durch Kanäle in den Gehäusen erreicht wird.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektromagnetisch betätigbares Hydraulikstellglied zu schaffen, das eine kurze Ansprechzeit hat und sich relativ klein auf ^ bauen läßt. Daneben soll ein derartiges Hydraulikstellglied für ein analoges Arbeiten ausgebildet werden und soll eine hohe Antriebskraft am Stellkolben ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisch betätigbares Hydraulikstellglied mit den Merkmalen des Kerinzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der bewegbare Magnetkern und das Pilotsteuerventil nebeneinander auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet.

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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist der bewegbare Magnetkern in einem Kernrohr angeordnet, das mit dem stationären Kern verbunden ist. Die Innenseite dieses Kernrohres ist mit einem Teil des Hydrauliköls gefüllt, das durch das Pilotsteuerventil fließt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der elektromagnetische Kolben eine Zugkraft ausüben, die proportional zum anregenden Strom ist. Weiterhin hat das Pilosteuerventil ein Drucküberwachungsventil, das so ausgelegt ist, daß ein hydraulischer Ausgangsdruck abgegeben wird, der proportional zur Zugkraft ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bewirkt der elektromagnetische Kolben eine Betätigung des Pilotsteuerventils in Ein-/Ausschaltung, das Pilotsteuerventil bildet ein Mehrwegeventil, das einen hydraulischen Ausgangsdruck abgibt für nur einen der Ein- und Auszustände des Kolbens.

Weitere Vorteile und.Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung mehrerer, nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Schnittbild durch ein elektromagnetisches Hydraulikstellglied nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Schnittbild durch ein Stellglied nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2a ein schematisches Blockschaltbild der hydraulischen Schaltung des Hydraulikstellgliedes,

Fig. 3 ein Schnittbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3a eine schematische Darstellung eines Schaltbildes der Hydraulikschaltung eines Hydraulikstellglieds und

Fig. 4 ein Schnittbild eines Hydraulikstellglieds in gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel geänderter Ausführung.

Zunächst wird das Hydraulikstellglied nach dem Stand der Technik (Figur 1) erläutert.

In Figur 1 ist eine Ausführung eines konventionellen, elektromagnetisch betätigbaren Hydraulikstellglieds gezeigt, das für eine Analogsteuerung eines Hauptventils, wie beispielsweise eines Stromventils, eingesetzt wird.

Das Hydraulikstellglied hat ein eine Pilotsteuerventileinheit 1 und einen Steller 2 aufnehmendes Steuerventilgehäuse 3, ein Kolben 20 des Stellers 2 wird von dem Druck des Hydraulikmediums angetrieben, das von der Pilotsteuerventileinheit 1 geliefert wird. Eine Rückstellfeder 21 und eine Magnetkolbeneinheit 4 sind für den Antrieb der Pilotsteuerventileinheit 1 ausgelegt.

Die Magnetkolbeneinheit 4 hat eine Solenoidwicklung 42, die sich auf einem Spulenkörper 41 und innerhalb eines Gehäuses 4 0 befindet. Ein stationärer Magnetkern 44 ist an einem zylindrischen Kernrohr 43 befestigt und ein bewegbares Teil 45, das aus magnetisierbarer!! Material hergestellt ist, ist gleitbewegbar innerhalb des Kernrohres 43 angeordnet. Ein mit dem bewegbaren Teil 45 verbundener Druckstift 46 ist gleitbewegbar innerhalb eines passenden Durchgangsloches in dem Magnetkern 44 angeordnet.

Wird die Solenoidwicklung 42 der Magnetkolbeneinheit 4 von einem Strom durchflossen, so wird eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magnetkern 44 und dem bewegbaren Teil 45 dergestalt hervorgerufen, daß das bewegbare Teil mit dem Druckstift 46 in der Zeichnung nach rechts bewegt wird. Ein Steuerschieber 10 der Druckventileinheit 1 innerhalb des Steuerventilgehäuses 3 wird hierdurch nach rechts gegen die Kraft der Feder 12 dergestalt bewegt, daß ein Pilotsteuerdruck von einem Druckeinlaß oder P-Einlaß 15 teilweise durch einen Tankeinlaß oder T-Auslaß 16 in einen Tank gegeben wird, um einen reduzierten hydraulischen Ausgangsdruck am Steuerauslaß oder C-Auslaß 17 zu haben. Der hydraulische Ausgangsdruck, der proportional zur Eingangsspannung oder dem Strom in der Solenoidwicklung 42 ist, beaufschlagt die untere Endfläche des Stellers 42 durch einen Kanal 3a, wodurch der Kolben 20 in der Zeichnung nach rechts bewegt wird und das nicht dargestellte Ventilteil des Hauptventils 5 antreibt.

Der Hydraulikdruck im C-Auslaß 17 wird durch eine Öffnung 13 in eine Federkammer 11 zurückgeführt, bis der Steuerschieber 10 sich in einer Position des Kräftegleichgewichts befindet, bei der der hydraulische Ausgangsdruck proportional zum Eingangsstrom oder der Spannung an der Solenoidwicklung 42 ist.

Bei dem vorbekannten Hydraulikstellglied sind die Pilotsteuerventileinheit 1 und der Steller 2 innerhalb des Steuerventilgehäuses 3 angeordnet, um die Baugröße des Stellgliedes zu verringern. Es ist jedoch nicht möglich, das vorbekannte Stellglied unterhalb gewisser Mindestabmessungen zu verkleinern, weil das Steuerventilgehäuse 3 separat von der Magnetkolbeneinheit 4 vorgesehen ist.

Weiterhin wirkt der Hydraulikdruck der Ventileinheit 1 über den Kanal 3a auf den Steller 2, wodurch eine Verlängerung der Ansprechzeit und ein Hindernis zur Verkürzung der Stellzeit erreicht wird.

Im Gegensatz hierzu ist das Hydraulikstellglied nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Figuren 2 und 2a so konstruiert und aufgebaut, daß ein Steller und eine Pilotsteuerventileinheit, die aus einem von einem bewegbaren Teil angetriebenen Ventilelement und einem stationären Teil besteht, das mit Kanälen für verschiedene Ein- und Auslässe sowie Rückführungsöffnungen versehen ist, innerhalb eines stationären Magnetkerns der Magnetkolbeneinheit angeordnet sind und der hydraulische Ausgangsdruck der Pilotsteuerventileinheit direkt auf den Kolben wirkt.

Dieses erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 2a erläutert. Dabei wird zunächst darauf hingewiesen, daß einige Teile in Figur 2 und 2a durch um einhundert erhöhte Bezugsziffern bezeichnet und in der folgenden Beschreibung nicht erwähnt sind.

Eine Kammer 144a, die einen Hohlraum bildet und einen größeren Durchmesser hat und eine angrenzende Kammer 144b mit einem geringeren Durchmesser sind innerhalb des stationären Magnetkerns 144 der Magnetkolbeneinheit 104 ausgebildet und nehmen die Pilotsteuerventileinheit 101 und den Steller 102 auf.

Die Pilotsteuerventileinheit 101 hat einen Steuerschieber 110 als Ventilelement und einen stationären Bereich 114, der sich innerhalb der Kammer 144 mit dem größeren Innendurchmesser befindet.

Der stationäre Bereich 114 hat die Form eines Zylinders, der in seinem rechten Endbereich geschlossen ist und ausgelegt ist für eine Gleitführung des Steuerschiebers 110. Der stationäre Bereich 114 hat einen P-Einlaß 115, dem Pilothydraul iköl zugeführt wird, einen T-Auslaß 116, der mit einem Tank verbunden ist, und einen C-Auslaß 117, der direkt mit dem Steller 102 und mit einer Öffnung 113 verbunden ist. Die Hydraulikkanäle 115, 116 des P-Einlasses und des T-Auslasses sind mit den Kanälen 144c, 144d verbunden, die in dem stationären Magnetkern 144 ausgebildet sind. Der Ölkanal 117 des OAuslasses ist über die Öffnung 113 mit dem Federraum 111 verbunden.

Der Steuerschieber 110 ist durch eine Feder 112, die innerhalb des Federraumes 111 des stationären Bereichs 114 angeordnet ist, vorbelastet zu einer nach links gerichteten Bewegung. Der linke Teil des Steuerschiebers 110 ist durch die Kammer 144b mit dem geringeren Innendurchmesser des stationären Magnetkerns 144 geführt und mit dem bewegbaren Teil 145 verbunden.

Der Steuerschieber 110 hat ein© Bohrung 110a, die sich durch seine Achse erstreckt und eine Verbindung mit dem C-Auslaß 117 schafft, während sie die Kammer 144b mit geringerem Durchmesser des Magnetkerns 144 und den T-Auslaß 116 verbindet. Die Breite des Zwischenbereichs 110b ist geringer als die Breite einer Nut oder Öffnung 114a des C-Auslasses 117 in dem stationären Bereich 114.

.Dem stationären Bereich 114 benachbart ist ein Kolben 120 des Stellers 102 verschiebbar -innerhalb der Kammer 144a mit größerem Innendurchmesser des stationären Kerns 144 angeordnet und in direkten Kontakt mit dem stationären Bereich

durch eine Rückstellfeder 121 vorbelastet, die zwischen ihm und einem Ringanschlag 122 angeordnet ist. Wenn jedoch eine Feder auf der Lastseite vorgesehen ist, die den Kolben 120 zurückstellt, kann die Rückstellfeder 121 entfallen.

Ein Kernrohr 143 im Hinken Endbereich der Magnetkolbeneinheit (siehe zum Beispiel Figur 2) hat einen Bereich 143a mit geringerem Durchmesser, dessen Innenfläche mit einem Innengewinde versehen ist, in das eine Einstellschraube eingeschraubt ist, die um eine manuell betätigbare Druckstange 147 greift und durch eine Mutter 149 gesichert ist.

Eine Feder 160 mit gjeringerer Federkraft als die Feder 112 ist zwischen der inneren Endfläche der Druckstange 147 und einer Ausnehmung 145b angeordnet, die an der linken Endfläche des bewegbaren Teils 145 vorgesehen ist.

An der Außenfläche des bewegbaren Teils 145 sind axiale Ölnuten 145a vorgesehen, um den Widerstand zu verringern, den der Flüssigkeitsdruck auf das bewegbare Teil 145 ausübt. Mit den Bezugszeichen 161, 162 sind O-Dichtringe bezeichnet.

Die Bezugsziffern 163, 164 bezeichnen jeweils eine Flanschplatte und einen Bolzen, durch die das Hydraulikstellglied sicher mit einem Gehäuseteil 150 eines Hauptventils 105 verbunden werden kann.

Das Hydraulikstellglied nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel arbeitet folgendermaßen:

Wenn die Solenoidwicklung 142 nicht stromdurchflossen ist, wird der Steuerschieber 110 durch die Kraft der Feder 112

nach links bewegt. Dieser Zustand ist in Figur 2 gezeigt. Hierdurch ist der P-Einlaß 115 gesperrt, während der C-Auslaß 117 mit dem T-Auslaß 116 durch die Bohrung 110a in dem Steuerschieber 110 verbunden ist.

Wenn ein Strom für die Erregung der Solenoidwxcklung 142 angelegt wird, ziehen sich der stationäre Magnetkern 144 und das bewegbare Teil 145 gegenseitig an, wodurch das bewegbare Teil 145 nach rechts bewegt wird und der Steuerschieber 110 mitgenommen und nach rechts in der Zeichnung gegen die Kraft der Feder 112 verschoben wird.

Der Zwischenraum 110b des Steuerschiebers 110 wird hierdurch nach rechts verschoben, so daß der P-Einlaß 115 mit dem C-Auslaß 117 verbunden ist, während der Durchflußquerschnitt für das Hydrauliköl zwischen C-Auslaß 117 und T-Auslaß 116 verringert ist. Hierdurch wird der hydraulische Pilotdruck des P-Einlasses 115 verringert und es liegt ein reduzierter Hydraulikausgangsdruck am C-Auslaß 117 an, der direkt auf den Steller 102 wirkt. Der resultierende Druck bewirkt eine Verstellung des Kolbens 120 nach rechts in der Zeichnung gegen die Kraft der Rückstellfeder 121.

Die Stellkraft des Kolbens 120 bewirkt, daß ein nicht dargestelltes Ventilelement des Hauptventils 105 über eine Kolbenstange 123 angetrieben wird und beispielsweise den Fluß in einem Hauptkreis steuert.

Der Hydraulikdruck an dem C-Auslaß wirkt auch in der Federkammer 111 durch die Öffnung 113 und drückt den Steuerschieber 110 nach links in einem Rückführungsschritt.

Wenn einmal angenommen wird, daß die größte Verschiebung des Steuerschiebers 110 den Wert χ hat, der größte Verschiebungsweg des Kolbens 120 X ist, der Ausgangsdruck am C-Auslaß den Wert Pc hat, an der Solenoidwicklung 142 eine Eingangsspannung V anliegt und diese von einem Strom i durchflossen wird, dann gilt

X = k. . χ = k„ . Pc = k₃ . i, wobei k.. , k~ und k. Konstanten sind.

Aus den obenstehenden Gleichungen ist zu ersehen, daß der Kolben 120 um eine Strecke X verschoben wird, die der Eingangsspannung V der Solenoidwicklung 142 proportional ist, es wird also eine analoge Proportional steuerung erreicht.

Wenn die Stromzufuhr zur Solenoidwieklung 142 unterbrochen wird, verschwindet die Anziehungskraft zwischen dem bewegbaren Teil 145 und dem stationären Magnetkern 144, wodurch der Steuerschieber 110 nach links unter der Wirkung der Feder 112 bewegt wird und das bewegbare Teil 145 vom statinären Magnetkern 144 entfernt wird.

Der Steuerschieber 110 blockiert den P-Einlaß 115, während der Durchflußquerschnitt zwischen dem T-Auslaß 116 und dem C-Auslaß 117 vergrößert wird.

Hierdurch wird das Hydrauliköl in dem Steller 102 in den Tank aus dem C-Auslaß 117 durch die Bohrung 110a in den Steuerschieber 110 und den T-Auslaß 116 verdrängt, so daß der Kolben 120 nach links unter der Kraft der Rückstellfeder 121 bewegt wird, bis der in Figur 2 gezeigt Zustand wieder erreicht ist.

Vorzugsweise sind der Steuerschieber 110 und der stationäre Bereich 114 aus einem nicht magnetisierbaren Material gefertigt, um gezielt eine Ablagerung von Metallteilen oder Schmutz zu vermeiden, die im Hydraulikmittel enthalten sind.

Wird das Hydraulikstellglied nicht für eine Proportionalsteuerung, sondern für eine Ein-/Ausschaltfunktion verwendet, so kann eine elektrische Spannung jeder gewünschten Spannungshöhe an die Solenoidwicklung 142 der Magnetkolbeneinheit 104 angelegt werden, um eine ausreichende Verschiebung des Steuerschiebers 110 der Pilotsteuerventileinheit 101 zu erreichen.

Für eine manuelle Steuerung wird die Einstellschraube 148 angezogen, um das bewegbare Teil 145 nach rechts mittels der Feder 160 zu bewegen, wodurch der Steuerschieber 110 verschoben wird. Der Kolben 120 kann hierdurch in ziemlich genau der gleichen Art betätigt werden wie durch Erregung der Solenoidwicklung 142. Die Einstellschraube 148 wird normalerweise verwendet, um die Nullstellung des Steuerschiebers 110 zu ermöglichen.

Für eine manuelle Ein-/Ausschaltbetätigung kann die Druckstange 147 stark gedrückt oder freigegeben werden.

Aus dem Vorangegangenen ist ersichtlich, daß der im Hydraulikstellglied nach dem Stand der Technik eingesetzte Druckstift der Magnetkolbeneinheit für eine Druckbeaufschlagung des Ventilelements des Pilotsteuerventils nicht bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikstellglied nach der beschriebenen ersten Ausführung Verwendung findet, sondern daß das Pilotsteuerventil und der Stellkolben in demjenigen Raum untergebracht sind, der beim Stand der Technik vom Druckstift

eingenommen wird. Hierdurch können die Gesamtabmessungen des Steuergliedes reduziert werden, da das Pilotventilgehäuse des Stellgliedes nach dem Stand der Technik gemäß Figur 1 nun entfällt. Zusätzlich wird ein schnelles Ansprechen erreicht, weil der hydraulische Ausgangsdruck des Pilotsteuerventils direkt auf den Stellkolben wirkt.

Hier soll noch angemerkt werden, daß das elektromagnetisch betätigbare Hydraulikstellglied in der Lage ist, eine größere Ausgangsleistung zu liefern, es kann damit nicht nur als ein vereinfachtes Stellglied für eine Vielzahl von analogen Steuerfunktionen eingesetzt werden, sondern kann für den elektromagnetischen Antrieb von Freigabe- oder Flußventilen Verwendung finden, die eine größere Betätigungskraft erfordern als sie von einem normalen, elektromagnetisch betätigten Stellglied mit Proportionalbetätigung abgegeben wird.

Im folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert:

Das elektromagnetisch betätigbare Hydraulikstellglied nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist so konstruiert und aufgebaut, daß sowohl der Stellkolben als auch eine Dreiwege-Ventileinheit, die aus einem von einem bewegbaren Teil angetriebenen Ventilelement und einem stationären Bereich besteht, der Kanäle für verschiedene Ein- und Auslässe aufweist, innerhalb des stationären Kerns der Magnetkolbeneinheit (Solenoidkolbeneinheit) untergebracht sind und der hydraulische Ausgangsdruck des Dreiwegeventils direkt auf die rückseitige Endfläche des Kolbens wirkt. Figur 3 und 3a zeigen eine Ausführung, bei der ein auf- und abgehendes Ventil als Dreiwegeventil verwendet

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wird, die Figur 4 und 4a zeigen eine Modifikation, bei der ein Schieberventil als Dreiwegeventil benutzt wird.

In den Figuren 3 und 4 sind einige Teile mit gegenüber Figur 1 um zweihundert erhöhten Bezugsziffern versehen, diese Teile werden in der nachfolgenden Beschreibung nicht im einzelnen erwähnt.

In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 3 und 4 sind ein Dreiwegeventil 201, ein Kolben 220 eines Stellers und eine Rückstellfeder 221 in einem stationären Magnetkern 244 einer Solenoideinheit 204·untergebracht.

Da diese Ausführungen sich nur geringfügig und lediglich hinsichtlich des Dreiwegeventils 201 voneinander unter-, scheiden, wird die folgende Beschreibung im wesentlichen auf das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 gerichtet.

Eine Kammer 244a mit größerem Innendurchmesser und eine sich hieran anschließende Kammer 244b mit geringerem Innendurchmesser sind in dem stationären Kern 244 der Magnetkolbeneinheit 204 ausgebildet und nehmen die Dreiwege-Ventileinheit 201 und den Steller 202 auf.

Die Dreiwege-Ventileinheit 201 ist zusammengesetzt aus einem Ventilteil 211 und einem stationären Teil 212, das mit seinem Außenmantel in die Kammer 244a mit größerem Innendurchmesser eingepaßt ist.

Der stationäre Bereich 212 setzt sich zusammen aus einer Hülse 212a, in der verschiebbar'das Ventiiteil 211 geführt ist, und einem Sitz 212b. Die Hülse 212a hat einen Kanal 215 des P-Einlasses, dem Hydraulikmittel der Pilotseite zu-

geführt wird, wohingegen der Sitz 212b mit einem Kanal des T-Auslasses, der mit dem Tank verbunden ist, und mit einem Kanal 217 des C-Auslasses versehen ist, der direkt mit dem Steller 202 verbunden ist. Der P-Einlaß und der T-Auslaß sind mit Kanälen 244c, 244d verbunden, die im stationären Magnetkern 244 jeweils vorgesehen sind.

Das Ventilteil 211 wird durch eine Feder 213 so nach vorn vorbelastet, daß es nach links in der Zeichnung gedrückt wird. Der linksseitige Endbereich des Ventilteils 211 ist mit dem bewegbaren Teil 244 durch die Kammer 244b mit dem geringeren Innendurchmesser des stationären Kerns 244 verbunden und so vorbelastet, daß er nach rechts durch eine Druckfeder 214 vorbelastet wird, die eine geringere Federkraft als die Feder 213 hat.

Eine Ölbohrung 211a ist in dem Ventilteil 211 ausgebildet und ermöglicht ein Hindurchfließen von Hydraulikmittel zwischen der linksseitigen Kammer 218 und der rechtsseitigen Kammer 219 bei Bewegung des Ventilteils 211. Der äußere Randbereich des bewegbaren Teils 245 ist mit Längsnuten 245a versehen, um ein Kommunizieren von Hydraulikmittel zu ermöglichen und dadurch den Widerstand zu verringern, den das Hydraulikmittel während der Bewegung des Teils 245 bietet.

Dem stationären Bereich 212 benachbart ist ein Kolben 220 des Stellers 202 verschiebbar in der Kammer 244a mit dem größeren Innendurchmesser des stationären Kerns 244 angeordnet und in direkten Kontakt mit dem stationären Bereich 212 durch eine Rückstellfeder 221 vorbelastet, die zwischen ihm und einem Anschlagring 222 angeordnet ist. Ist jedoch eine Feder auf der Lastseite zur Rückstel^ng des Kolbens 220 vorgesehen, kann diese Rückstellfeder entfallen.

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Mit 247 ist ein manuell betätigbarer Druckstift bezeichnet, der in den Bereich 243a geringeren Durchmessers des Kernrohrs 243 eingepaßt ist. Weiterhin sind Q-Dichtringe 248, 249 vorgesehen. Mittels einer Flanschplatte 261 und eines Bolzens 262 kann das Hydraulikstellglied an einem Gehäuseteil 250 des Hauptventils 205 befestigt werden.

Das Hydraulikstellglied arbeitet wie folgt:

Wenn die Solenoidwicklung 242 nicht von einem Strom durchflossen ist, wird das Ventilteil 211 nach links unter der Wirkung der Feder 213 gedrückt, so daß die in Figur 3 gezeigte Position erreicht ist. Dabei ist die Hülsenseite des Teils 212 durch einen Kopf 211b des Ventilteils 211 verschlossen, die Sitzseite ist geöffnet, so daß der C-Auslaß und der T-Auslaß miteinander in Verbindung stehen.

Wenn die Solenoidwicklung 242 von einem erregenden Strom durchflossen wird, ziehen sich der stationäre Kern 244 und das bewegbare Teil 245 gegenseitig an, wodurch das bewegbare Teil 245 nach rechts verschoben wird und das Ventilteil 211 dadurch nach rechts und gegen die Kraft der Feder 213 bewegt wird.

Dadurch wird die Sitzseite des stationären Bereichs 212 durch den Kopf 211b des Ventilteils 211 geschlossen, während die Hülsenseite dieses Bereichs offen ist, so daß der C-Auslaß und der P-Einlaß"miteinander kommunizieren.

Das Pilothydraulikmittel, das in diesem Zustand vom P-Einlaß fließt, wirkt direkt auf die rückwärtige Endfläche des Stellkolbens 220 vom C-Auslaß, so daß der resultierende Flüssigkeitsdruck den Kolben 220 zu einer nach rechts ge-

richteten Bewegung (in der Zeichnung) und gegen die Kraft
der Rückstellfeder 211 veranlaßt.

Die Betätigungskraft des Kolbens wirkt auf den Antrieb
eines nicht dargestellten Ventilelementes des Hauptventils 205, hierdurch werden Flüssigkeitswege im Hauptkreis geändert.

Wenn die Stromversorgung der Solenöidwicklung 242 unterbrochen wird, verschwindet die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem bewegbaren Teil 245 und dem stationären Magnetkern 244, wodurch das Ventilteil 211 nach links unter der Kraft der Feder 213 bewegt wird und das bewegbare Teil 245 vom stationären Magnetkern 2.4 4 entfernt wird.

Die Hülsenseite und die Sitzseite des stationären Bereichs 212 werden jeweils geschlossen und geöffnet durch die Betätigung des Ventilteils 211, der C-Auslaß ist in Kommunikation mit dem T-Auslaß.

Das in Nähe der rückwärtigen Endfläche des Stellkolbens befindliche Hydraulikmittel kann hierdurch in den Tank durch den C-Auslaß und den T-Auslaß fließen, so daß der Kolben
220 nach links unter der Kraft der Rückstellfeder 221 bewegt wird, bis die in Figur 3 gezeigte Position wieder erreicht wird.

Die Hülse 212a, der Sitz 212b und das Ventilteil 211 sind
aus einem nicht magnetisierbaren Material gefertigt, um in wünschenswerter Weise eine Ablagerung von Metallstaub oder anderem Schmutz aus dem Hydrauliköl zu verhindern.

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Die Druckfeder 214 ist vorgesehen, um zu erreichen, daß die Ventilsitzkraft bei Erregung des Solenoids mit Wechselspannung auf den geringsmöglichen Wert reduziert werden kann, unabhängig von der Anzugskraft des Solenoids. Die Druckfeder 214 wirkt auch Oszillationen des Vehtilteils 211 und des bewegbaren Teils 245 auf Grund von Änderungen der Wechselfrequenz und demzufolge in der Anziehungskraft für den Fall entgegen, daß auf Grund von Toleranzen der unterschiedlichen, betätigbaren Teile das bewegbare Teil 245 nicht vollständig von dem stationären Magnetkern 244 angezogen wird.

Wird die Solenoidwicklung 242 mit Gleichstrom versorgt, kann die Druckfeder 214 entfallen und das Ventilteil direkt mit dem bewegbaren Teil 245 verbunden werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 unterscheidet sich dadurch vom Ausführungsbeispiel nach Figur 3, daß ein anderes Ventilteil 210 in Form eines Schiebers für die Dreiwege- -Ventileinheit 201 anstelle des Ventilteils 211 verwendet wird, daß das stationäre Teil 212' demzufolge sich von der Hülse 212c unterscheidet, die einstückig an der Hülse 212a und dem Sitz 212b, wie in Figur 3 gezeigt, angeformt ist, und daß die Druckfeder 214 entfallen ist. Aus diesem Grunde sind diejenigen Teile, die gleich oder nur geringfügig unterschiedlich zu denjenigen der Figur 3 sind, mit denselben Bezugszeichen bzw. Bezugszeichen mit einem Strich versehen, die zugehörige Beschreibung ist weggelassen.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 benutzt ein Ventilteil ähnlich einem Tellerventil, es hat den Vorteil einer hohen Ansprechgeschwindigkeit und eines reduzierten Ölverlustes. Andererseits ist das Ausführungsbeispiel nach Figur 4, bei

dem ein anderes Ventilteil Verwendung findet, dadurch vorteilhaft, daß sein Aufbau einfach und die Arbeitsweise verbessert stabilisiert ist. Die Wahl zwischen diesen Ausführungsbeispielen kann von dem Einsatzzweck des Stellgliedes abhängen. Die tellerartigen oder schieberartigen Ventilteile können ausgewechselt werden durch Austausch von lediglich dem tellerartigen Ventilteil und der Hülse, wenn das Stellglied für Gleichspannungsversorgung ausgelegt ist, oder durch Austausch des Schieberteils, der Hülse und des bewegbaren Teils mit der Druckfeder 214, wenn das Stellglied für Wechselspannung ausgelegt ist.

Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, daß der in der Magnetkolbeneinheit benutzte Druckstift für eine Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers des Pilotsteuerventils bei dem Hydraulikstellglied nach dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht verwendet wird, vielmehr befinden sich die Dreiwege- -Ventileinheit und der Stellkolben innerhalb desjenigen ■ Raumes, der beim Stand der Technik von dem Druckstift eingenommen wird. Hierdurch wird das Pilotgehäuse des Stellgliedes nach dem Stand' der Technik, wie in Figur 1 dargestellt, vermieden, so daß die gesamten Außenabmessungen des Stellgliedes verringert werden können. Zusätzlich ist, da der Ausgangsdruck des Dreiwege-Ventils direkt auf den Stellkolben wirkt, die Ansprechzeit kürzer als bei dem Stellglied nach dem Stand der Technik.

Hingewiesen werden soll auf die größere Ausgangsleistung des elektromagnetisch betätigbaren Hydraulikstellgliedes, wodurch dieses nicht nur als einfaches Stellglied für verschiedene Ein-/Ausschaltfunktionen benutzt werden kann, sondern als Pilotantrieb für hydraulische Richtungssteuerungsventile oder als Ein-/Ausschalter für Absperr- oder Freigabeventile verwendet werden kann.

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Claims

Ansprüche

Elektromagnetisch betätigbares Hydraulikstellglied mit einem elektromagnetisch antreibbaren Kolben, der einen stationären Magnetkern, einen bewegbaren Magnetkern und eine Erregungswicklung aufweist, bei der ein Pilotsteuerventil durch die Bewegung des bewegbaren Magnetkerns betätigbar ist und ein Stellbolzen hydraulisch in Abhängigkeit von der Betätigung des Pilotsteuerventils antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Pilotsteuerventil (101, 201) als auch der Stellkolben (120, 220) im Inneren des stationären Magnetkerns (144, 244) angeordnet sind, daß das Pilotsteuerventil (101, 201) direkt mechanisch antreibbar ist durch den bewegbaren Magnetkern (145, 245) und daß der hydraulische Ausgangsdruck des Pilotsteuerventils (101, 201) direkt am Stellkolben (120, 220) anlegt.
2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Magnetkern (145, 245), das Pilotsteuerventil (101, 201) und der Stellkolben (120, 220) nebeneinander auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet ■sind.

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3. Hydraulikstellglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Magnetkern (145, 245) in einem Kernrohr (143, 243) angeordnet ist, das mit dem stationären Magnetkern (144, 244) verbunden ist und daß der Innenbereich· des rohrförmigen Kerns (143, 243)· mit einem Teil des Hydraulikmediums gefüllt ist, das durch das Pilotsteuerventil (101, 201) fließt.
4. Hydraulikstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkolbeneinheit (104) ausgelegt ist für die Erzeugung einer Anziehungskraft, die dem Erregungsstrom proportional ist und dadurch, daß das Pilotsteuerventil (101) ein Drucksteuerventil bildet, das ausgelegt ist für die Erzeugung eines hydraulischen Ausgangsdrucks, der proportional zur Anziehungskraft ist.
5. Hydraulikstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkolbeneinheit (204) ausgelegt ist für eine Betätigung des Pilotsteuerventils (201) in Ein-/Ausschaltfunktion, und daß das Pilotsteuerventil (201) ein Mehrwegeventil ist, das einen hydraulischen Ausgangsdruck für einen der Ein- oder Ausschaltzustände der Magnetkolbeneinheit (204) abgibt.