DE8029580U1

DE8029580U1 - Electrically operated valve

Info

Publication number: DE8029580U1
Application number: DE19808029580
Authority: DE
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1982-01-21

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektrisch betätigbares Ventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an electrically actuatable valve according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Ventil ist Gegenstand einer älteren Patentanmeldung P 29 42 886.2. Dieses Ventil weist den Vorteil auf, daß das hydraulische Ventilteil außerhalb des magnetischen Streufeldes des Elektromagneten liegt. Dadurch wird die Gefahr beseitigt, daß sich im Drucköl mitgeführte, feine ferromagnetische Teilchen verklumpen könnten. Außerdem ist der magnetische Wirkungsgrad dieser bekannten Ventilausbildung sehr hoch.Such a valve is the subject of an earlier patent application P 29 42 886.2. This valve has the advantage that the hydraulic valve part is outside the magnetic Stray field of the electromagnet is. This eliminates the risk of fine particles entrained in the pressure oil ferromagnetic particles could clump together. In addition, the magnetic efficiency of this known valve design very high.

Dieses Ventil stellt einen elektro-hydraulischen Wandler dar, der als Ausgangsgröße einen von einem zugeführten elektischen Strom abhängigen hydraulischen Druck liefert. Deshalb ist dieses Ventil für Anwendungen geeignet, bei denen im Prinzip die Wirkung als Druckbegrenzungsventil gewünscht wird.This valve represents an electro-hydraulic converter, the output variable of which is a supplied electrical Electricity-dependent hydraulic pressure supplies. Therefore this valve is suitable for applications where im Principle the effect as a pressure relief valve is desired.

Soll dagegen nicht der hydraulische Druck, sondern der hydraulische Strom beeinflußt werden, ist dieses Ventil nicht geeignet.If, on the other hand, it is not the hydraulic pressure but the hydraulic flow that is to be influenced, this valve is not suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch betätigbares Ventil zu schaffen, das in seiner Eigenschaft als elektro-hydraulischer Wandler als Ausgangsgröße mit einer veränderbaren Drossel arbeitet. Dies bedeutet, daß eine Drosselöffnung analog zum elektrischen Strom verändert wird.The invention is based on the object of providing an electrically actuatable valve which, in its properties works as an electro-hydraulic converter as an output variable with a variable throttle. This means that a throttle opening is changed analogously to the electric current.

Akte 5726 GFile 5726 G

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Sleichzeitig sollen die vorteilhaften Eigenschaften des bekannten Ventiles, wie robuste, kleine, preiswerte, wenig schmutzanfällige Bauweise beibehalten bleiben.At the same time, the advantageous properties of the known Valves, such as sturdy, small, inexpensive, little dirt-prone construction remain retained.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. More beneficial and expedient refinements are given in the subclaims.

Durch die Verwendung einer Scheibenfeder anstelle einer hydraulischen Rückwirkung wird die analoge Zuordnung von elektrischem Strom zum veränderbaren Drosselquerschnitt erreicht. Die Rückstellkraft der vorzugsweise verwendeten Scheibenfeder wird mit der Magnetkraft ins Gleichgewicht gesetzt. Durch die Federsteife der Scheibenfeder ergibt sich so die gewünschte Wegänderung und somit die Querschnittsänderung an der Drosselstelle in Abhängigkeit von der Magnetkraft bzw. vom zugeführten elektrischen Strom.By using a woodruff key instead of hydraulic feedback, the analogous assignment of electric current to the variable throttle cross-section. The restoring force of the preferably used Woodruff is set in equilibrium with the magnetic force. The spring stiffness of the woodruff spring results thus the desired change in path and thus the change in cross-section at the throttle point as a function of the magnetic force or from the supplied electrical current.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ermöglicht die Abdichtung der Magnetspule gegenüber den mit öl gefüllten Räumen, daß sowohl der Zulauf als auch der Ablauf hochdruckbelastbar sind.In a further advantageous embodiment, the sealing of the magnetic coil with respect to the oil-filled coil is made possible Rooms that both the inlet and the outlet can be subjected to high pressure.

Von Vorteil ist weiterhin, daß durch die kegelige Ausbildung des Schließkörpers und des Ventilsitzes mit einem nur geringen Unterschied der Kegelwinkel eine zusätzliche hydraulische Kraft in Schließrichtung auf den Ventilkörper ausgeübtAnother advantage is that due to the conical design of the closing body and the valve seat with only one slight difference in the cone angle, an additional hydraulic force is exerted on the valve body in the closing direction

wird. Dies wird dadurch erreicht, daß in dem engen Spalt zwischen Schließkörper und Ventilkörper die Strömungsgeschwindigkeit des Öles stark erhöht wird, wodurch der Druck stark vermindert wird. Durch die anschließende Erweiterung der Strömungsräume wird der Druck wieder zurückgewonnen. Dadurch ¹ ergeben sich unterschiedliche Drücke an der Vorder- und Rückseite des Schließkörpers. Diese Wirkung wird noch verstärkt dadurch, daß auch der Einlaufkanal zu der veränderbaren Drosselstelle mit einem kleinen Winkel, der vorzugsweise unterhalb von 10° liegt, kegelig ausgebildet ist.will. This is achieved in that the flow rate of the oil is greatly increased in the narrow gap between the closing body and the valve body, whereby the pressure is greatly reduced. The pressure is regained by the subsequent expansion of the flow spaces. This ^one different pressures arise at the front and rear of the closure member. This effect is reinforced by the fact that the inlet channel to the variable throttle point is also conical at a small angle, which is preferably below 10 °.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtIn the following, the invention is explained in more detail with reference to several exemplary embodiments shown in the drawing. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch das erfindungsgemäßeFig. 1 is a section through the inventive

Ventil,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform derValve,
Fig. 2 is a plan view of an embodiment of the

Scheibenfeder der Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt der Figur 1 in vergrößertemWoodruff spring of FIG. 1, FIG. 3 shows a partial section of FIG. 1 in an enlarged manner

Maßstab mit einem weiteren Ausführungsbeispiel.Scale with another embodiment.

Das Ventil weist zwei im Querschnitt L-förmige Gehäuseteile, bestehend aus einem eine Magnetspule 1 umgebenden Gehäusemantel 2 und einem die Magnetspule 1 tragenden Eisenkern 3 mit einem Boden 4 auf. Das Gehäuse ist durch einen Deckel 5 verschlossen. Eine durch das Magnetfeld der Magnetspule 1 betätigbare kegelige Rückschlußplatte 6 liegt auf derThe valve has two housing parts with an L-shaped cross section, consisting of a housing jacket surrounding a solenoid 1 2 and an iron core 3 carrying the magnet coil 1 and having a bottom 4. The housing is through a Cover 5 closed. An actuatable by the magnetic field of the solenoid 1, tapered return plate 6 rests on the

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einen Seite der Magnetspule 1 und ist mit einem Betätigungsglied 7 verbunden. Das Betätigungsglied 7 ist als nicht-magnetisierbarer Stößel ausgebildet, der sich durch eine öffnung auf die andere Seite der Magnetspule 1 erstreckt und der an seinem unteren Ende einen Schließkörper 8 in der Form eines Ventilkegels 9 trägt. Der Ventilkegel 9 bildet zusammen mit einem Ventilsitz 10 eine Drosselstelle. Der Ventilsitz 10 ist in einem Einsatz 11 angeordnet, der mit dem Boden 4 des Eisenkernes 3 verbunden ist. Der Einsatz 11 weist einen Einlaufkanal 12 mit einem Zulaufanschluß 13 und einem Rücklaufanschluß 14 auf. Die erwähnte Drosselstelle liegt zwischen dem Zu- und dem Rücklaufanschluß.one side of the solenoid 1 and is connected to an actuator 7. The actuator 7 is non-magnetizable Formed plunger which extends through an opening on the other side of the magnet coil 1 and which on its lower end carries a closing body 8 in the form of a valve cone 9. The valve cone 9 forms together with a valve seat 10, a throttle point. The valve seat 10 is arranged in an insert 11 which is connected to the bottom 4 of the Iron core 3 is connected. The insert 11 has an inlet channel 12 with an inlet connection 13 and a return connection 14 on. The throttle point mentioned is between the inlet and the return connection.

Auf der Seite der Rückschlußplatte 6 ist im Ventilgehäuse zwischen dem Gehäusemantel 2 und dem Deckel 5 eine Scheibenfeder 15 eingespannt. Die Scheibenfeder 15 ist an ihrer radial inneren Einspannstelle durch einen Spannring mit der Rückschlußplatte 6 verbunden. An ihrer radial äußeren Einspannstelle ist zwischen der Scheibenfeder 15 und dem Gehäusemantel 2 ein Einstellring 17 angeordnet. Mit Hilfe des Einstellringes 17 und einer zwischen dem Eisenkern 3 und dem Ventileinsatz 11 eingesetzten Einstellscheibe 18 läßt sich der Grundluftspalt zwischen der Rückschlußplatte 6 und dem Eisenkern 3 abstimmen. Im Inneren des Ventiles liegende Räume 19A, 19B, 19C, die die Scheibenfeder 15 und die Rückschlußplatte 6 umgeben, stehen mit dem Rücklaufanschluß 14 in Verbindung. Zwischen dem Betätigungsglied 7 und dem Ventileinsatz 11 ist ein zweckmäßigerweise aus Kunststoff bestehenderOn the side of the return plate 6 in the valve housing between the housing jacket 2 and the cover 5 is a Woodruff key 15 clamped. The disc spring 15 is at its radially inner clamping point by a clamping ring connected to the return plate 6. At its radially outer clamping point is between the disc spring 15 and the Housing jacket 2 an adjusting ring 17 is arranged. With the help of the adjusting ring 17 and one between the iron core 3 and the Valve insert 11 used adjusting disk 18 can be the basic air gap between the return plate 6 and the Tune iron core 3. In the interior of the valve lying spaces 19A, 19B, 19C, the disk spring 15 and the return plate 6 are surrounded by the return port 14 in connection. Between the actuator 7 and the valve insert 11 is expediently made of plastic

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Abstreifring HA angeordnet. Der Abstreifring HA befindet sich damit zwischen den Räumen 19A, 19B und dem Rücklaufanschluß 14. Um die auf den beiden Seiten der Scheibenfeder liegenden Räume 19A und 19B miteinander zu verbinden, ist in der Scheibenfeder 15 eine Druckausgleichsöffnung 20 vorgesehen. Die Räume 19A, 19B, 19C sind gegenüber der Magnetspule 1 durch einen an einem Stützring 21 abgestützen Dichtring 22 abgedichtet. Dadurch ist sowohl der Zulauf als auch der Ablauf hochdruckbelastbar.Wiper ring HA arranged. The wiper ring HA is located thus between the spaces 19A, 19B and the return connection 14. In order to connect the spaces 19A and 19B lying on the two sides of the woodruff key with one another, in the disc spring 15 is provided with a pressure compensation opening 20. The spaces 19A, 19B, 19C are opposite the magnetic coil 1 sealed by a sealing ring 22 supported on a support ring 21. This is both the inlet and the Drain can withstand high pressure.

um einerseits eine gleichmäßigere Feldliniendichte und damit eine bessere Ausnutzung des Materials und andererseits eine kürzere Feldlinienlänge im Eisenkern 3 zu erreichen, wird die Rückschlußplatte 6 kegelig ausgebildet. Durch diese Maßnahme in Verbindung mit der Verwendung eines Topfmagneten, der durch den Gehäusemantel 2 und den Eisenkern 3 gebildet wird, läßt sich ein hoher magnetischer Wirkungsgrad erreichen.on the one hand a more uniform field line density and to achieve a better utilization of the material and, on the other hand, a shorter field line length in the iron core 3, the return plate 6 is conical. By this measure in connection with the use of a pot magnet, which is formed by the housing shell 2 and the iron core 3, a high magnetic efficiency can be achieved.

um genau definierte Einspannverhältnisse der Scheibenfeder 15 und damit reproduzierbare Kennlinien der Feder zu erhalten, werden der Spannring 16 und der Einstellring 17 scharfkantig und zweckmäßigerweise aus gehärtetem Material hergestellt.precisely defined clamping conditions of the woodruff key The clamping ring 16 and the adjusting ring 17 are used to obtain 15 and thus reproducible characteristics of the spring sharp-edged and expediently made of hardened material.

Trägt man die Magnetkraft über dem elektrischen Strom auf, so erhält man eine progressive Kennlinie. Die Progression wird durch den mit zunehmender Kraft abnehmenden Luft-Akte 5726 GIf the magnetic force is applied to the electric current, a progressive characteristic curve is obtained. The progression is due to the decreasing air force 5726 G

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spalt noch gesteigert. Deshalb gibt es keinen linearen Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Drosselquerschnitt. Hätte die Rückstellfeder der Rückschlußplatte linearen Charak ter, könnte ab einem bestimmten Ventilweg die Magnetkraftstei gerung höher sein als die Federrate der Rückstellfeder und das Ventil würde instabil.gap increased. Therefore there is no linear relationship between electrical current and throttle cross-section. The return spring of the return plate would have a linear character ter, the increase in magnetic force could be higher than the spring rate of the return spring and above a certain valve travel the valve would become unstable.

Um dies zu verhindern und um eine über einen möglichst großen Bereich stetige Arbeitsweise zu erhalten, wird eine Rückstellfeder mit progressiver Kennlinie ausgewählt. Eine derartige Feder mit progressiver Kennlinie ist beispielsweise die in Figur 1 dargestellte ebene Scheibenfeder 15. Denselben Zweck würde jedoch auch eine Schraubenfeder erfüllen, deren Windungen durch eine besondere Ausbildung beim Zusammendrükken der Feder einzeln nacheinander zur Anlage kommen.To prevent this and to get one over one as possible A return spring with a progressive characteristic curve is selected in order to obtain constant operation over a large area. One Such a spring with a progressive characteristic is, for example, the flat disk spring 15 shown in FIG. 1. The same The purpose would also be fulfilled by a helical spring, the coils of which are specially designed when they are compressed the spring come to rest one after the other.

Um unterschiedliche Kennlinien der. bis auf die Druckausgleichsöffnung 20 massiven Scheibenfeder 15 zu erreichen, wird diese mit Durchbrüchen 23 gemäß Figur 2 ausgestattet.To different characteristics of the. except for the pressure compensation opening To achieve 20 massive woodruff spring 15, this is equipped with openings 23 according to FIG.

Eine weitere Möglichkeit zur Änderung der Kennlinie der Scheibenfeder besteht darin, daß anstelle der ebenen Scheiben feder 15 eine kegelige Scheibenfeder verwendet wird.Another possibility for changing the characteristic curve of the woodruff key is that instead of the flat washers spring 15 a conical disc spring is used.

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Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Kennlinie des Ventiles wird dadurch erreicht, daß sowohl der Schließkörper 8 als auch der Ventilsitz 10 kegelig ausgebildet werden. Wie in Figur 3 dargestellt ist, ist der Kegelwinkel 24 des Ventilkegels 9 nur geringfügig kleiner als der Kegelwinkel 25 des Ventilsitzes 10. Ebenso ist es zweckmäßig, daß auch der Einlaufkanal 12 in Richtung auf den Dichtsitz 10 unter einem sehr kleinen Kegelwinkel kegelig ausgebildet ist.Another possibility for influencing the characteristic curve of the valve is achieved in that both the closing body 8 and the valve seat 10 are designed to be conical. As shown in Figure 3, the cone angle 24 of the valve cone 9 is only slightly smaller than the cone angle 25 of the valve seat 10. It is also useful that the inlet channel 12 is conical in the direction of the sealing seat 10 at a very small cone angle.

27.10.1980
TZS fa-jeOctober 27, 1980
TZS fa-je

Akte 5726 GFile 5726 G

Claims

GEAR FACTORY FRIEDRICHSHAFEN

Aktiengesellschaft Friedrichshafen

Electrically operated valve

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■ 1. Electrically operated valve with the following features

,·;, to paint:

! ■ - The valve has a magnetic part through the | i force of a magnetic coil actuatable return plate,

I - the back plate is on one side of the mail magnetic coil and is connected to an actuator,

the actuator extends through an opening jl on the other side of the solenoid,

fs - the end of the actuating device facing away from the return plate

I limb shows one between a back and a back

I can be influenced in the closing direction.

; ί ren closing body on, which together with a valve seat

* forms a throttle point /

ι; characterized,

that the return plate (6) and thus the actuator (7) supported on a valve housing by a Woodruff key (15) is mounted.

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2. Valve according to claim 1, characterized in that that the woodruff key (15) is provided with openings (23).

3. Valve according to claim 1,

characterized in that the disc spring is conical.

4. Valve according to one of claims 2 and 3, characterized, that the disc spring (15) at its radially inner clamping point between the return plate (6) and a clamping ring (16) and held at its radially outer clamping point between a housing cover (5) and an adjusting ring (17) is.

5. Valve according to claim 4, characterized in that the clamping ring (16) and the adjusting ring (17) made of hardened Material are made and are sharp-edged at their clamping points located on the woodruff key (15).

6. Valve according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the woodruff key (15) has a pressure compensation opening (20) owns.

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7. Valve according to one of claims 2 to 6, characterized in that that the disc spring (15) and the return plate (6) surrounding spaces (19A, 19B, 19C) with the return connection (14) stay in contact.

8. Valve according to claim 7,
characterized in that between the spaces (19A, 19B, 19C) surrounding the disc spring (15) and the return plate (6) and the magnet coil (1) a non-magnetizable support ring (21) in the direction of the magnet coil (1) Material supported sealing ring (22) is arranged.

9. Valve according to one of claims 1 to 8, characterized in g.e, that the return plate (6) is conical on its side facing the magnet coil (1).

10. Valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the closing body (8) has a valve cone (9), and that the valve seat (10) is conical, the The cone angle (24) of the valve cone (9) is slightly smaller than the cone angle (25) of the valve seat (10).

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11. Valve according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the inlet channel (12) in the direction of the valve seat (10) is conical at a small angle is.

12. Valve according to one of claims 1 to 11, characterized in that that between a valve insert (11) carrying the valve seat (10) and the actuating member (7) Wiper ring (11A) is arranged.

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