EP0511231A1 - Hydraulic control device - Google Patents

Hydraulic control device

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Publication number
EP0511231A1
EP0511231A1 EP91901688A EP91901688A EP0511231A1 EP 0511231 A1 EP0511231 A1 EP 0511231A1 EP 91901688 A EP91901688 A EP 91901688A EP 91901688 A EP91901688 A EP 91901688A EP 0511231 A1 EP0511231 A1 EP 0511231A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
pressure
electromagnet
bore
control valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP91901688A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Helmut Rembold
Martin Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0511231A1 publication Critical patent/EP0511231A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/20Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • G05D16/2013Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means
    • G05D16/2024Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means the throttling means being a multiple-way valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34436Features or method for avoiding malfunction due to foreign matters in oil

Definitions

  • the invention is based on a hydraulic actuator according to the preamble of the main claim.
  • the control unit consists of a pump, memory, pressure control valve and solenoid valve. Exact positioning of the differential piston is often difficult under certain conditions, and the expenditure on components is high and costly.
  • the actuating device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it works with significantly lower losses if no adjustment is made, that it works particularly precisely and is nevertheless inexpensive. Further advantages of the invention emerge from the subclaims.
  • Figure 1 is a simplified representation of a hydraulic actuator
  • Figure 2 shows a longitudinal section through a control valve
  • FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the hydraulic actuating device
  • 4a and 4b are diagrams showing the flow cross sections as a function of the speed on the pump shaft
  • FIG. 5 shows a simplified illustration of a modified embodiment of the hydraulic actuating device
  • 10 denotes a hydraulic actuating cylinder which has a differential cylinder 11 with differential pistons 12, 14.
  • the pressure chamber 13 on the small piston surface of the piston 14 is always acted upon by a pump 16 via a line 15, which is driven by a drive shaft 17, for example, the camshaft of an internal combustion engine.
  • a pressure limiting valve 21 is also connected to this line.
  • the control valve is designed as a 3/2-way valve and is shown in more detail in FIG. It is actuated by an electromagnet 22 against the force of a spring 23.
  • the control valve has a slide 24 and is designed in a so-called open center design, i. H. in the neutral position of the control slide 24 there is a connection between an inlet bore 25 to which the line 19 is connected and a bore 29 to which the space 18 is connected via the line 19 and the bore 27 which is connected to the return.
  • the control slide has a continuous, stepped longitudinal bore 30 running in its longitudinal direction.
  • the bore 27 is also designated with R, the bore 29 with A and the bore 25 with P.
  • the pressure relief valve 21 is set to 120 bar, for example.
  • the control valve In the de-energized state, the control valve has the position shown in FIG. 1.
  • the pressure chamber 18 is depressurized via the line 19 and the control valve cross section A.
  • the pressure chamber 13 is supplied with the pump delivery pressure via line 15.
  • the differential piston moves to the left.
  • both pressure chambers 13, 18 are acted upon by the pump delivery pressure.
  • the larger effective area in space 18 results in a total force which moves the differential piston to the right.
  • FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram in which P represents the inflow from the pump to A (consumer) or R (return).
  • the inlet cross-section according to P and the outlet cross-section according to R are shown as adjustable throttles that are set by the control slide.
  • the above-mentioned, resulting partial pressure results from the delivery flow of the pump 16 and the cross sections from P to A and A to R. If the delivery flow changes, for example, as a function of the speed, a different partial pressure would occur with a constant position of the control spool, which again, an undesirable piston movement would result.
  • the time-averaged cross section from A to R must therefore be changed with increasing speed in accordance with the physical laws so that the partial pressure remains approximately constant.
  • the time-averaged cross-section from P to A should be so large that the pressure drops as little as possible.
  • Figures 4a and 4b show the flow cross-sections depending on the speed at the pump shaft for stationary operation. From this it can be seen that the outflow cross section A increases with the speed. The cross section A inevitably becomes smaller with increasing valve speed.
  • the ratio A ", 3 A-.”(-> P ,,, - 9 P ",.
  • Deviations in the position of the differential piston, the z. B. resulting from temperature changes or flow forces in the spool are corrected via a target-actual comparison. This is done by correspondingly controlling the electromagnet 22 via an electronic control circuit, to which the corresponding characteristic values are supplied.
  • the embodiment of the hydraulic actuating device according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 1 by the use of a throttle and a spring-biased check valve in the return line from the control valve.
  • a line 31, which is divided into two line sections 31 ', 31'', leads from the pressure connection R of the control valve 20 to a container 32 is inserted.
  • the spring-biased check valve 34 acts as a pressure control valve and maintains a system pressure of 20 bar here in the central valve position.
  • the throttle 33 ensures that in the event of a supply pressure failure and control valve in position I, the actuating cylinder is moved to the left by external forces in order to ensure an engine emergency operation even in the event of a supply pump failure.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the control valve, in which the valve body is designed as a seat valve body.
  • the control valve 20A has a hollow cylindrical housing 35, on the one end side of which an inwardly pointing annular shoulder 36 is formed.
  • An approximately cup-shaped magnet housing 37 with a reduced inner diameter, a piston guide disk 38 and a flange plate 39 are inserted into the housing one behind the other.
  • the magnet housing 37 made of hard, non-magnetic material lies with its open end face against the ring shoulder 36, the flange plate 39 closes off the opposite end face of the housing.
  • a central, conical bore 41 is arranged in the bottom 40 of the magnet housing and widens in the direction of the open side of the magnet housing.
  • An approximately cup-shaped outer magnet insert 43 which consists of soft magnetic material, is also fitted into the interior section 37a of the magnet housing with a smaller diameter facing the bottom 40.
  • the bottom 44 of the magnet insert has a conical extension 45 which projects into the bore 41 and is flush with the underside of the bottom 40 of the magnet housing 37.
  • a corresponding sealing cone 49 made of non-magnetic material is inserted into the bore 47a and is flush with the inside of the base 44.
  • a magnet coil 22A with a coil body made of plastic is inserted.
  • the magnet coil extends into the interior section 37b of the larger diameter of the magnet housing 37. Electrical leads 50 lead from the magnet coil out of the housing 35.
  • the magnet coil 22A together with the coil body is fixed in its position by a cover 52 made of soft magnetic material inserted into the interior section 37b.
  • a cylindrical extension 53 with a stepped outer diameter projects through the open end face of the housing 37 from the cover.
  • Another extension 54 projects from the cover into the interior of the hollow cylindrical magnet coil 22A.
  • the outside diameter of the extension 54 corresponds to the inside diameter of the coil body of the magnet coil 22A.
  • the cover 52 lies flush with the end face of the housing against the end face of the outer magnet insert 43.
  • the sealing cone 49 has a central bore 56, the diameter of which corresponds to the inside diameter of the coil body of the magnet coil 22A.
  • An approximately cup-shaped inner magnet insert 57 made of soft magnetic material projects through this bore 56, so that its bottom rests on the extension 54 of the cover 52.
  • the open end face of the inner magnet insert 57 is flush with the outer side of the bottom 40 of the magnet housing 37 and the conical extension 45 of the outer magnet insert 43.
  • An annular groove 58 is thus formed through the bore 47b in the extension 45 of the outer magnet insert and the sealing cone 49 and the inner magnet insert 57.
  • the inner magnet insert 57 and the sealing cone 49 as well as the sealing cone and the outer magnet insert 43 are fixed to one another connected, e.g. B. soldered.
  • the cover 52 and the magnet housing 37 are also firmly connected to one another, for. B. glued, soldered or crimped. Through these connections, the assembly of the sealing cone, the outer and inner magnet insert and the magnetic coil 22A together with the coil body are fixed in their position.
  • the extension 53 of the cover 52 or the end face of the housing 37 and the electrical feed lines 50 are extrusion-coated with plastic in the form of a plug.
  • a continuous, central bore 60 Arranged in the piston guide disk 38 is a continuous, central bore 60, the diameter of which is larger than that of the bore 47b in the outer magnet insert 43.
  • a flat cylindrical depression 61, 62 is provided which extends around the bore 60 whose axes are offset parallel to that of the bore 60.
  • the axis of the recess 61 facing the flange 39 lies above the axis of the bore 60, while that of the opposite recess 62 lies below.
  • an axially parallel blind bore 64 runs in the piston guide disk and is connected to the depression 62.
  • a piston 66 is guided in a tightly sliding manner.
  • the piston 66 consists of an outer piston sleeve 66a made of non-magnetic, hard material and an inner cylinder 66b made of soft magnetic material, which are connected to one another by soldering, welding or pressing.
  • the end face of the piston 66 facing the flange plate 39 has a conical depression 68, which extends from the outer edge, so that it is designed in the form of an annular cutting edge 67 serving as a sealing edge.
  • An axial, circular depression 69 extends from this depression.
  • a conical recess 75 In the opposite end face of the piston, which has a conical recess 75 extending from the outer circumference, there is an axially extending blind bore 70, from the bottom of which a continuous bore 71 extends, which connects the blind bore 70 with the recess 69.
  • the recess 75 is formed such that an annular cutting edge 74, which acts as a sealing edge, also remains on the outer circumference of the piston.
  • a compression spring 23A At the bottom of the blind bore 70, a compression spring 23A is supported, the opposite end of which rests against the bottom of the cup-shaped, inner magnet insert 57.
  • a plurality of symmetrically arranged continuous, axially parallel bores 73 run in it, which are connected to an annular groove 76 in the end face of the outer piston sleeve 66a facing the magnet housing.
  • the outer diameter of the annular groove 76 is smaller than the outer diameter of the piston 66.
  • An axial blind bore 78 is arranged in the end face of the flange plate 39 facing the piston guide disk 38, the outside diameter of which is slightly smaller than that of the bore 60.
  • a blind bore 79 which runs in the same axis and which is connected to the line 19 extends from the opposite end face. The connection of the line 19 to the blind bore corresponds to the control cross-section A.
  • the two blind bores 78, 79 are connected to one another by a throttle bore 80.
  • a through bore 82 is made which is aligned with the bore 64 in the piston guide disk 38.
  • the bore 82 corresponds to the control cross-section R on the outlet side.
  • two axially identical blind bores 83, 84 run opposite the bore 82, each of which originate from the opposite end faces of the flange plate 39 and are connected to one another by a throttle bore 85.
  • the blind bore 84 is connected to the recess 61 in the piston guide disk 38, while the bore 83 corresponds to the control cross section P.
  • the flange plate is penetrated by a blind bore 86, which likewise penetrates the piston guide disk 38 and extends into the magnet housing 37.
  • a pin 87 is inserted into the blind bore 86, which secures the correct position of the flange plate 39, the piston guide disk 38 and the magnet housing 37.
  • the outer circumference of the housing 37 is provided in the region of the piston guide disk 38 and the flange plate 39 with an external thread 88, which is used to connect the control valve to a suitable connection surface and to clamp the magnet housing 37, the piston guide disk 38 and the flange plate 39.
  • the control valve 20A In the de-energized state, the control valve 20A has the position I as shown in FIGS. 1 and 5. Due to the action of the spring 23A, the piston 66 rests with its conical sealing edge (ring cutter 67) on the flange plate 39, so that the pressure medium connection P is closed on one side. From the pressure medium connection A, pressure medium passes through the blind bores 79 and 78 and the throttle bore 80 arranged between them into the recess 69 of the piston. From there, there is a connection via the bores 73 and the annular groove 76 past the annular cutting edge 74 to the depression 62, which is connected to the pressure medium connection R via the bores 64 and 82.
  • the recess 69 is connected via the bores 71 and 70 to the opposite end of the piston.
  • the gap 89 between the piston 66 and the magnet housing 37 there is a connection to the annular groove 76.
  • the differential piston 12, 14 of the differential cylinder 11 moves to the left.
  • the piston 66 acting as a magnet armature is pulled against the force of the spring 23A to the magnet housing and thus closes off the pressure medium connection R on one side.
  • the pressure medium connection P is via the bores 83, 85, 84 and the depression 61 past the ring cutter 67 with the depression 69 and the blind bore 78 connected. Pressure medium can thus reach the pressure medium connection A via the throttle bore 80 and the blind bore 79.
  • the gap 89 is pressurized via the bores 71 and 70 and the bores 73.
  • the delivery pressure of the pump 16 is applied to both pressure chambers.
  • the larger effective piston area in the pressure chamber 18 results in a force which moves the differential piston to the right.
  • the control valve 20A has a negative overlap, i. H. when the piston 66 is tightened, the sealing edge formed by the annular cutting edge 67 opens before the second sealing edge formed by the annular cutting edge 74 is closed.
  • all three pressure medium connections A, P, R are connected to one another.
  • the pressure forces on the piston are completely balanced, i. H. the piston is free of axial forces in any position due to the pressure of the pressure medium.
  • FIG. 7 A further exemplary embodiment of a control valve is shown in FIG. 7, in which larger magnetic forces and thus better switching time constancy are possible through a larger electromagnet.
  • the valve has a modular structure so that differently dimensioned components can be combined with one another. The same parts are labeled with the same numbers. Parts with the same function are identified with the same numbers and additional capital letters.
  • the control valve 20B has an approximately cup-shaped magnet housing 37B, from the bottom inside of which a cylindrical core 93 extends and which is flush with the open end face of the magnet housing.
  • a magnet coil 22B is inserted into the annular space 94 between the outer wall of the magnet housing 37B and the core 93.
  • the core 93 has an axial, cylindrical recess 96 into which an approximately cup-shaped insert 97 made of hard material is fitted.
  • On the outer circumference of the magnet housing run in the region of the open end face two adjoining ring grooves 99, 100, of which the ring groove 100 starting from the end face has the smaller inside diameter.
  • a ring 101 made of non-magnetic material is inserted into this annular groove, the outer diameter of which corresponds to that of the magnet housing 37B.
  • a cylindrical piston guide disk 38B On this end face of the magnet housing, one end face bears a cylindrical piston guide disk 38B, on the opposite end face of which a cylindrical flange plate 39B bears.
  • the piston guide disk 39B has a cylindrical recess 106, 107 in each of its two end faces.
  • the diameter of the larger depression 106 facing the magnet housing is larger than the inside diameter of the annular groove 100.
  • the two depressions are connected by a central bore 108.
  • a piston 110 made of hard material is slidably guided in this bore.
  • the piston On its front side facing the magnet housing, the piston has an extension 111 which projects into the interior of the cup-shaped insert 97. This extension is supported by the compression spring 23B, which rests with its opposite end on the bottom of the insert 97 and presses the piston against the flange plate.
  • annular groove 112 in the end face of the piston 110, from the bottom of which a plurality of symmetrically arranged longitudinal bores 113 extend, which open into a cylindrical depression 109 on the opposite end face of the piston.
  • the outer edges of the end faces of the piston are each recessed conically inwards from the outer circumference, so that annular cutting edges 114, 115 are formed, of which the annular cutting edge 115 faces the flange plate 39B.
  • a ring 117 is inserted into the annular groove 112, the outer diameter of which corresponds to that of the annular groove.
  • the end face of the ring 117 facing the insert 97 is beveled in the opposite direction to the ring cutting edge 114, so that there is a V-shaped cross section - shown very exaggerated.
  • the opposite end face of the ring is in the area of the longitudinal bores 113 also bevelled to reduce the flow resistance when the pressure medium flows.
  • a ring 118 corresponding to the ring 117 is inserted into the recess 109.
  • the shape of the cutting edges 114, 115 and the rings 117, 118 serves to balance the flow forces on the end faces of the piston.
  • the V-shaped cross section formed by the shape of the ring cutters and the rings can also be formed by appropriate machining of the piston end faces without the use of rings.
  • a plate-shaped flat armature 119 is fastened with an axially arranged sleeve 120 such that the piston 110 penetrates the sleeve 120.
  • a residual air gap remains between the flat armature 119 and the magnetic housing 37B or the magnetic coil 22B when the annular cutting edge 114 of the piston is applied to the edge of the insert 97.
  • the outer diameter of the flat armature corresponds approximately to the inner diameter of the annular groove 100.
  • a plurality of symmetrically arranged bores 122 penetrate the flat armature and serve for the pressure medium flow.
  • a blind bore 123 of smaller diameter which extends the bore 108 in the piston guide disk 38B and from the bottom of which a bore 124 which corresponds to the control cross section A extends.
  • the annular shoulder 125 formed by the transition of the bores 108 and 123 interacts with the annular cutting edge 115 as a sealing edge.
  • a longitudinal bore 126 corresponding to the bore 82 or the control cross-section R extends from the free end face of the flange plate and continues in the piston guide disc and opens into the recess 106.
  • Another longitudinal bore 127 corresponding to the pressure medium connection P through the flange plate opens into the recess 107.
  • the piston 110 is pulled upward by the flat armature 119, and the ring cutting edge 114 of the piston lies against the insert 97, so that the bore 126 and the recess 106 are closed on one side.
  • the bore 127 and the bore 124 are connected to one another via the depression 107 and the blind bore 123.
  • the ring 101 on the magnet housing 37B largely prevents the magnetic flux from passing between the magnet housing and the piston guide disk 38B. This undesirable magnetic flux would be almost completely lost for the magnetic force build-up. Magnetic contamination could also be drawn into the piston guide between the piston and the piston guide disk.
  • the cross sections of the piston end faces formed by the rings 117, 118 and the shape of the ring cutting edges 114, 115 serve to balance the flow force and act mainly in the case of a flow from the outside inwards. With currents in the opposite direction, they are not as effective. In order to achieve a flow force compensation here, too, the shape of the flat anchor 119 and the opposite piston end face can be adapted accordingly.
  • FIG. 8 An exemplary embodiment of a control valve modified in this way is shown in FIG. 8.
  • the sleeve 120 of the flat armature 119 has an annular extension on the end facing the magnet housing 37B 128, the end of which is chamfered inwards.
  • the sheathing of the electromagnet 22B has an annular groove 128 'cooperating with this extension on the end face pointing towards the extension 128, the outer edge of which is also beveled.
  • annular groove 129 is made in the end facing the piston 110, the outer diameter of which corresponds to that of the opposite recess 107 in the piston guide disk 38B.
  • the inner diameter of the annular groove 129 is larger than the diameter of the blind bore 123.
  • a deflecting screen 129 ′ which cooperates with the annular groove 129 is fastened on the piston 110. With its end facing the flange plate 39B, which has a conical depression 129 ′′, this protrudes into the annular groove 129.
  • the deflecting screen 129 ′ is designed such that its outer circumference tapers on the side facing the flat anchor.
  • the undesired magnetic stray flux is prevented by other measures.
  • the magnet housing lacks the non-magnetic ring and the corresponding ring groove. Instead, the magnet housing and the piston guide disk have a plurality of annular grooves, which are described in more detail below and which hinder or guide the magnetic flux.
  • the magnet housing 37C has an annular groove 130, which extends from the end facing the piston guide disk 38C and is arranged between the coil 22C and the outer circumference of the magnet housing.
  • Two further annular grooves 131, 132 extend from the recess 106C in the piston guide disk, of which the annular groove 131 is arranged on the outer circumference of the recess 106C and the annular groove 132 between the bores 126 and 108.
  • a further annular groove 133 extends from the opposite end face, which is arranged in the region of the bore 126 and extends as far as between the annular grooves 131, 132, so that the annular grooves - seen perpendicular to the axial direction - overlap without being connected to one another.
  • FIG. 10 shows another embodiment of a switching valve that differs from the one described above in that a second compression spring acts on the piston. This changes the spring force on the piston depending on its stroke.
  • the magnet housing 37D has a recess 96D in the core 93D which projects to the bottom of the magnet housing.
  • the insert 97D has a corresponding extension 135 on its bottom underside.
  • a blind bore 136 penetrates this extension from the bottom side of the magnet housing, from the bottom of which an axial bore 137 extends, which penetrates the bottom of the insert 97D and whose diameter is somewhat smaller than is the inner diameter of the spring 22D.
  • a plunger 138 protrudes through the bore 137 and rests with its plate-shaped end 139 on the bottom of the blind bore 136.
  • the other end 140 of the plunger extends into the vicinity of the extension 111.
  • the distance A between the end of the plunger and the extension 111 is smaller than the distance A between the sealing edge 114 and the magnet housing 39D.
  • the end of the plate-shaped end 139 of the plunger 138 facing away from the base of the blind bore 136 is provided with a central, conical recess 142.
  • a pressure spring 143 located in the blind bore 136 acts on the plunger 138 and is supported with its ends on a connecting plate 144, 145 in each case.
  • the support plate 144 bears against the base of the recess 96D, the opposite support plate 145 interacts with the plate-shaped end of the plunger via a ball 146.
  • the side of the end plate 145 facing the plunger also has a central, conical depression 147, so that the ball 146 is guided through the two opposite depressions 142, 147.
  • the ball connection largely prevents the transfer of non-axial forces.
  • Two cross bores 149, 150 extend through the insert 97D.
  • the cross bore 149 penetrates the blind bore 136 in the vicinity of the base of the bore, while the cross bore 150 penetrates the walls of the insert 97D near the bottom.
  • the two transverse bores 149, 150 are connected to one another by an annular channel 151.
  • This ring channel is formed by the wall of the recess 96D and an annular groove 152 on the outer circumference of the insert 97D, which is formed between the two transverse bores 149, 150.
  • the blind bore 136 is connected to the depression 106 via the transverse bores 149, 150 and the ring channel 151 via the interior of the insert 97D.
  • the restoring force on the piston 110 and the flat armature 119 is in this.
  • the spring 22D acts over the entire stroke. After a partial stroke, which corresponds to the distance A, the extension 111 bears against the plunger 138 and the spring 143 also acts.
  • the central position of the piston can be achieved in a stable manner when the electromagnet is partially excited.
  • the partial excitation can be implemented with low losses by clocking the control voltage at a higher frequency.
  • the valve according to FIG. 10 is particularly suitable for use in the hydraulic circuit according to FIG. 5.
  • the cross sections from A to R and from A to P should be large enough that only a low pressure drops at them, and therefore in all three, at maximum speed Connections have approximately the same pressure.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 11 differs from the ones described above by a modified piston, by means of which this control valve can be used as a pressure-maintaining valve.
  • the piston 110E has a section 155 in the region of the depression 107 of smaller diameter, which starts from the end face of the piston and whose axial extent corresponds to the length of the recess 107.
  • the opposite end of the piston has a shoulder 156 of larger diameter in the region of the recess 106, which starts from this end face of the piston and extends into the vicinity of the base of the recess 106 without reaching it.
  • the piston 110E In the de-energized state, the piston 110E abuts the flange plate 39E and closes the pressure connection P. By suitably coordinating the force of the spring 23D and the annular surface 157 on section 155, the piston is lifted off at a certain pressure (here about 120 bar) .
  • the annular surface 158 can serve as a stop for an annular shoulder (not shown) of the sleeve 120 of the flat anchor, so that it is additionally fixed on the piston 110E.
  • the piston 110E When the electromagnet is fully excited, the piston 110E abuts the insert 97E, so that the pressure medium connection R is closed. If the force generated by the pressure on the end face of the piston enlarged by the annular surface 158 of the shoulder 156 exceeds a value which is greater than the difference between the magnetic force and the force by the spring 23D, the piston is moved downward so that it does not more is present and pressure medium can flow through the pressure port R.
  • control valve 20E can be used as a pressure-maintaining valve.
  • the preloaded check valve 21 can be dispensed with.
  • the axial extension of the section 155 be shortened by an amount that corresponds to half the piston stroke.
  • the resulting edge of the section 155 then slides past the mouth of the bore 108 into the depression 107 when the piston moves.
  • the pressure medium flow in this area and the lifting effects at the edges remove and wash away any impurities that are already in the guide gap.
  • the various embodiments of the control valve can also be used with proportional magnets.
  • the magnet housing in the area of the armature can be changed by additional or modified magnet guides.
  • the shape of the magnet housing should then be chosen so that the magnetic flux across the axial working air gaps remains constant regardless of the stroke at constant current. This ensures that the magnetic force remains constant over the stroke.
  • the use of a proportional magnet in the embodiment of the control valve as a pressure-maintaining valve is particularly advantageous.
  • a control valve modified in this way is shown in FIG.
  • the coil of a proportional magnet 22F is inserted into the magnet housing 37F, the dimensions of which are chosen such that an annular space 160 remains on the open end face of the magnet housing facing the piston guide disk 38F.
  • three ring elements 161 to 163 are used, which serve to guide the magnetic flux.
  • the outer ring element 163 bears against the inner circumference of the magnet housing 37F and projects into the recess 106F with a section 164 of smaller outer diameter.
  • the inner ring element 161 lies against the outer circumference of the core 93F and extends into the recess 106F.
  • a circular recess 165 is provided, from the outer circumference of which an annular groove 166 extends.
  • annular groove 166 extends.
  • bores 167 which in turn emanate from the outer circumference of the ring element 161.
  • the ring element 162 is fitted, which is designed as a flat disc made of non-magnetic material.
  • An annular channel 168 is formed by the three ring elements 161 to 163 and is open to the recess 106F. The bores 167 connect this annular channel 168 to the annular groove 166 and serve for the pressure medium flow.
  • a cup-shaped insert 170 made of non-magnetic material is fitted into the recess 96F in the core 93F.
  • one end of the compression spring 23F is supported with an end plate 171 and a compensating disk 172, the opposite end of which rests on the piston 110E.
  • the plate-shaped flat anchor 119F is fastened to the piston 110E in the region of the shoulder 156.
  • the inside diameter of the flat anchor is somewhat larger than the outside diameter of the section 164 of the ring element 163, so that the edge 173 of the flat anchor extends partially around the ring element 163.
  • the sleeve 120F of the flat anchor projects into the recess 165 of the inner ring element 161.
  • the outer diameter of the sleeve 120F is slightly smaller on this side than the diameter of the recess 165.
  • the outer circumference of the piston guide disk 38F consists of a non-magnetic ring 174 in the region of the recess 166F, which reduces magnetic stray fluxes. This ring extends into a corresponding ring groove 175 in the magnet housing 37F.
  • the flat armature 119F approaches the magnet housing 37F.
  • the radial magnetic flux which does not generate a usable magnetic force, is increased via the ring elements 161 and 163.
  • the magnetic flux that is the axial working air gap between the magnet housing 37F and the flat armature 119F flows, kept constant regardless of the stroke. This also keeps the magnetic force constant over the stroke.
  • the control valve 20F according to FIG. 12 is advantageously used in the hydraulic actuating device according to FIG. 1, the pressure control valve 21 being able to be omitted.
  • the function of the throttle 33 and the pressure holding function by the prestressed retaining valve 34 in FIG. 5 are maintained by this control valve with a corresponding magnetic flow.
  • the end faces of the piston 110E can also be flat.
  • the sealing diameter of the end face of the piston facing the magnet housing 37E, 37F is larger and the sealing diameter of the end face facing the flange plate is smaller than the diameter of the bore 108.
  • the diameters can affect the desired pressure control behavior be adjusted.
  • the sealing diameters are given by the diameter of the blind bore 123E or the blind bore (not shown) in the flange plate of the control valve 20F and by the inner diameter of the inserts 97E, 170. These diameters determine the narrowest flow cross-section, which largely determines the pressure build-up on the piston ends.
  • FIG. 13 shows a modification of the exemplary embodiment described above, which differs from it in that it has a modified magnetic flux guide.
  • the control valve 20G has a magnet housing 37G, in which the coil of an electromagnet 22G is inserted.
  • the magnet housing 37G has no non-magnetic ring.
  • the length of the coil of the electromagnet is selected so that a flat annular groove 178 remains on the end face facing the piston guide disk 38G.
  • the piston guide disk 38G is composed of three piston guide rings 180-182 arranged axially one behind the other.
  • the piston guide ring 180 facing the flange plate 39G has a sleeve-shaped extension 183 which extends in the direction of the magnet housing 37G without reaching it.
  • the piston guide ring 182 arranged on the magnet housing also has a sleeve-shaped extension 184, the outer diameter of which is larger than that of the extension 183.
  • the piston guide ring 181 made of non-magnetic material is arranged. Its inner diameter corresponds to the outer diameter of the extension 183.
  • the piston guide ring 181 On the end facing the magnet housing 37G, the piston guide ring 181 has a cylindrical depression 185, the outer dimensions of which correspond to those of the extension 184 which projects into the depression.
  • the piston guide ring 180 has on its end facing the flange plate 39G a cylindrical, off-center recess 107G which corresponds to the previously described recesses in the piston guide disks.
  • the cylindrical interior 186 of the piston guide ring 180 which also extends through the sleeve-shaped extension 183, corresponds to the bore 108.
  • the piston 110E - already described above - is slidably guided and extends into the interior 187 of the piston ⁇ guide ring 182.
  • the piston 110E can be flat on its end faces - as described above - the sealing edges can also - as shown - be machined in the form of ring edges.
  • the diameter of the cylindrical interior 187 of the piston guide ring 182 is slightly larger than the inside diameter of the coil of the electromagnet 22G.
  • the piston guide ring On its end facing the magnet housing 37G, the piston guide ring has a flat, cylindrical depression 188, the diameter of which corresponds to the outer diameter of the coil of the electromagnet 22G.
  • An annular armature 190 is arranged on the piston 110E in the area of the interior 187 with little play to the wall thereof.
  • the axial dimension of the anchor is chosen so that a flat annular space 191 remains between its end face facing the flange plate 39G and the end face of the extension 183 and the bottom of the depression 185.
  • the armature 190 protrudes with its one end face into the depression 188 and there has a shallow recess 192 in the form of a truncated cone, so that axial flow forces on the piston are compensated for when the pressure medium flows.
  • annular grooves 194-196 are formed, the spacing of which corresponds approximately to the maximum stroke of the armature.
  • the groove width and the groove depth correspond approximately to twice the groove spacing.
  • Three ring grooves 194 '- 196' are also arranged in the wall of the interior 187, the dimensions of which correspond to those of the ring grooves 194 - 196.
  • the ring grooves 194 - 196 and 194 '- 196' are flush with each other when the piston 110E abuts the flange plate 39G.
  • a bore 198 runs through the piston guide rings 180-182, which corresponds to the bore 126 and connects the depression 188 and the annular space 178 with the bore 126 'in the flange plate.
  • the shape of the armature 190 and the piston guide ring 182 influences the course of the magnetic force as a function of the armature stroke.
  • the radial magnetic flux cross section on the outer circumference of the armature is very much larger than the magnetic flux cross section on the working air gap.
  • the magnetic voltage at the working air gap between the magnet housing and armature is reduced by the decreasing covering length between armature and piston guide ring 182.
  • the magnetic force characteristics Depending on the piston stroke and excitation current through the coil of the electromagnet, the number and size of the slots, the outside diameter of the armature and the residual air gap between the armature and the magnet housing can be significantly influenced. Constant magnetic forces or constant increases in magnetic force can thus be achieved when the armature approaches the magnet housing.
  • the increase in magnetic force should preferably correspond approximately to the increase in spring force over the piston stroke.
  • the design of the electromagnet and the compression spring is chosen, for example, so that the spring force and the magnetic force are balanced when a current flows through the electromagnet which corresponds to approximately 40% of the nominal current. This means that at higher or lower currents there is a constant excess of the magnetic force or the force exerted by the spring on the piston regardless of the stroke, which is advantageous for the control or regulation of the pressures.
  • the non-magnetic piston guide ring 181 prevents unwanted magnetic flux from entering the piston.
  • both end positions of the piston 110E it is possible to set the operating pressure and thus the adjustment speed of the differential piston 12 by correspondingly controlling the proportional magnet. If the maximum permissible adjustment speed is included in the control concept of the control electronics, tolerance-related variations in the operating pressure or the flow cross sections can be compensated. This has the advantage that the component tolerances can be larger. The manufacturing costs can thus be reduced considerably.
  • a further advantage is the possibility of adapting the operating pressure to the speed of rotation.
  • a pressure adjustment or a reduction in the power consumption of the actuating device can be achieved automatically.
  • control variables or control parameters can e.g. B. be: shaft speed, travel, Stell ⁇ speed, oil temperature.
  • the control parameters can thus be adaptively changed, for example, when the maximum permissible adjustment speed is exceeded.
  • the rest position of the differential piston can also be maintained by comparing the target displacement with respect to the actual displacement by adjusting the corresponding pressure level.
  • the design of the control valve as a pressure-maintaining valve enables the pressure required for this to be maintained, for example. B. 20 bar.
  • the control variables adjustment path and adjustment speed can be recorded either directly via displacement sensors on the differential piston or indirectly via angle sensors on the crankshaft and camshaft.

Abstract

Dispositif de réglage hydraulique présentant un cylindre différentiel (11) à piston différentiel (12) dont la chambre de pression (13) est alimentée en permanence par une pompe (16) du côté de la petite surface du piston, la chambre de pression (18) du côté surface du piston (18) étant alimentée par une soupape de commande (20) électromagnétique. Celle-ci présente un recouvrement négatif en position neutre. Etant donné que la pompe est actionnée à vitesse variable et que le piston différentiel doit être alimenté par une pression partielle constante en état stationnaire, la soupape de commande est conçue pour que les sections transversales de l'écoulement au niveau de la soupape puissent être réglées en permanence ou non par l'excitation correspondante de l'électro-aimant.Hydraulic adjustment device having a differential cylinder (11) with differential piston (12), the pressure chamber (13) of which is permanently supplied by a pump (16) on the side of the small surface of the piston, the pressure chamber (18 ) on the surface side of the piston (18) being supplied by an electromagnetic control valve (20). This has a negative overlap in the neutral position. Since the pump is actuated at variable speed and the differential piston must be supplied by a constant partial pressure in the stationary state, the control valve is designed so that the cross sections of the flow at the valve can be adjusted permanently or not by the corresponding excitation of the electromagnet.

Description

Hydraulische StelleinrichtungHydraulic actuator
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Stelleinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen, bekannten Stelleinrichtung, z. B. nach der DE-OS 36 16 234, besteht die Steuereinheit aus Pumpe, Speicher, Druckregelventil und Magnet¬ ventil. Ein exaktes Positionieren des Differentialkolbens ist unter bestimmten Bedingungen oft schwierig, außerdem ist der Aufwand an Bauelementen hoch und verlustbehaftet.The invention is based on a hydraulic actuator according to the preamble of the main claim. In such a known actuator, for. B. according to DE-OS 36 16 234, the control unit consists of a pump, memory, pressure control valve and solenoid valve. Exact positioning of the differential piston is often difficult under certain conditions, and the expenditure on components is high and costly.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung mit den kennzeichnenden Merk¬ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie mit deutlich geringeren Verlusten arbeitet, wenn keine Verstellung erfolgt, daß sie besonders exakt arbeitet und dabei doch kosten¬ günstig ist. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The actuating device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it works with significantly lower losses if no adjustment is made, that it works particularly precisely and is nevertheless inexpensive. Further advantages of the invention emerge from the subclaims.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention and embodiments of the invention are explained in more detail in the following description and drawing. Show it:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung einer hydraulischen Stelleinrichtung;Figure 1 is a simplified representation of a hydraulic actuator;
Figur 2 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil;Figure 2 shows a longitudinal section through a control valve;
Figur 3 ein Ersatzschaltbild der hydraulischen Stelleinrichtung;FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the hydraulic actuating device;
Figur 4a und 4b als Diagramme die Strömungsguerschnitte in Abhängigkeit von der Drehzahl an der Pumpenwelle;4a and 4b are diagrams showing the flow cross sections as a function of the speed on the pump shaft;
Figur 5 eine vereinfachte Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der hydraulischen Stelleinrichtung;FIG. 5 shows a simplified illustration of a modified embodiment of the hydraulic actuating device;
Figur 6 bis 11 jeweils Längsschnitte durch weitere Ausführungsformen eines Steuerventils;6 to 11 each show longitudinal sections through further embodiments of a control valve;
Figur 12 und 13 jeweils Längsschnitte durch nur teilweise dargestellte weitere Ausführungsformen eines Steuerventils.12 and 13 each show longitudinal sections through only partially shown further embodiments of a control valve.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 ist mit 10 ein hydraulischer Stellzylinder bezeichnet, der einen Differentialzylinder 11 mit Differentialkolben 12, 14 aufweist. Der Druckraum 13 an der kleinen Kolbenfläche des Kolbens 14 ist über eine Leitung 15 stets von einer Pumpe 16 beaufschlagt, die von einer Antriebswelle 17, beispielsweise, der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, angetrieben ist.In FIG. 1, 10 denotes a hydraulic actuating cylinder which has a differential cylinder 11 with differential pistons 12, 14. The pressure chamber 13 on the small piston surface of the piston 14 is always acted upon by a pump 16 via a line 15, which is driven by a drive shaft 17, for example, the camshaft of an internal combustion engine.
In den Druckraum 18 an der großen Kolbenfläche mündet eine Leitung 19, die von einem Steuerventil 20 ausgeht und die sich zur Leitung 15 der Pumpe fortsetzt. An diese Leitung ist auch ein Druckbegren¬ zungsventil 21 angeschlossen. Das Steuerventil ist als 3/2-Wege- ventil ausgebildet und in Figur 2 näher dargestellt. Es wird betätigt durch einen Elektromagneten 22 entgegen der Kraft einer Feder 23. Das Steuerventil weist einen Schieber 24 auf und ist in sogenannter Open-Center-Ausführung ausgebildet, d. h. in Neutral¬ stellung des Steuerschiebers 24 besteht Verbindung von einer Einla߬ bohrung 25, an welche die Leitung 19 angeschlossen ist und einer Bohrung 29, an welcher über die Leitung 19 der Raum 18 angeschlossen ist und der Bohrung 27, die am Rücklauf angeschlossen ist. Der Steuerschieber weist eine durchgehende, in seiner Längsrichtung verlaufende, abgestufte Längsbohrung 30 auf. Die Bohrung 27 ist auch mit R bezeichnet, die Bohrung 29 mit A und die Bohrung 25 mit P. Das Druckbegrenzungsventil 21 ist beispielsweise auf 120 Bar eingestellt.A line 19, which starts from a control valve 20 and which continues to line 15 of the pump, opens into the pressure chamber 18 on the large piston surface. A pressure limiting valve 21 is also connected to this line. The control valve is designed as a 3/2-way valve and is shown in more detail in FIG. It is actuated by an electromagnet 22 against the force of a spring 23. The control valve has a slide 24 and is designed in a so-called open center design, i. H. in the neutral position of the control slide 24 there is a connection between an inlet bore 25 to which the line 19 is connected and a bore 29 to which the space 18 is connected via the line 19 and the bore 27 which is connected to the return. The control slide has a continuous, stepped longitudinal bore 30 running in its longitudinal direction. The bore 27 is also designated with R, the bore 29 with A and the bore 25 with P. The pressure relief valve 21 is set to 120 bar, for example.
Im stromlosen Zustand hat das Steuerventil die Stellung wie in Figur 1 dargestellt. Der Druckraum 18 wird über die Leitung 19 und den Steuerventilguerschnitt A drucklos. Der Druckraum 13 wird über die Leitung 15 mit dem Pumpenförderdruck beaufschlagt. Der Differentialkolben bewegt sich nach links. Im konstant bestromten Zustand werden beide Druckräume 13, 18 mit dem Pumpenförderdruck beaufschlagt. Durch die größere wirksame Fläche im Raum 18 ergibt sich eine Gesamtkraft, die den Differentialkolben nach rechts bewegt.In the de-energized state, the control valve has the position shown in FIG. 1. The pressure chamber 18 is depressurized via the line 19 and the control valve cross section A. The pressure chamber 13 is supplied with the pump delivery pressure via line 15. The differential piston moves to the left. In the constantly energized state, both pressure chambers 13, 18 are acted upon by the pump delivery pressure. The larger effective area in space 18 results in a total force which moves the differential piston to the right.
Soll der Differentialkolben 12 eine stationäre Stellung einnehmen, kann dies durch sogenanntes Takten des Steuerventils 20 erfolgen. Der Betriebsdruck ist dabei durch das Druckbegrenzungsventil 21 vor¬ gegeben. Würde die Pumpe 16 dauernd gegen 120 Bar arbeiten, ergäbe sich bei hoher Drehzahl eine zu große Leistungsaufnahme.. Dies wird nun dadurch verhindert, daß bei Stationärbetrieb das Steuerventil so getaktet wird, daß sich im zeitlichen Mittel nur noch ein Teildruck von etwa 20 bis 30 Bar in den Räumen 13 und 18 einstellt. Bei diesem Druck findet noch keine Stellbewegung des Differentialkolbens statt, da vom zu betätigenden Gegenstand her eine Rückstellkraft auf den Differentialkolben einwirkt. Die Figur 3 zeigt hierzu ein Ersatz¬ schaltbild, in dem P den Zulauf von der Pumpe nach A (Verbraucher) oder R (Rücklauf) darstellt. Der Zulaufguerschnitt nach P und der Ablaufquerschnitt nach R sind als verstellbare Drosseln dargestellt, die durch den Steuerschieber eingestellt werden. Der obengenannte, sich einstellende Teildruck ergibt sich aus dem Förderstrom der Pumpe 16 und den Querschnitten von P nach A und A nach R. Wenn sich der Förderstrom beispielsweise drehzahlabhängig ändert, würde sich bei einer konstanten Stellung des Steuerschiebers ein unterschied¬ licher Teildruck einstellen, was wiederum, eine unerwünschte Kolben¬ bewegung zur Folge hätte. Der zeitlich gemittelte Querschnitt von A nach R muß deshalb mit steigender Drehzahl entsprechend den physi¬ kalischen Gesetzmäßigkeiten so verändert werden, daß der Teildruck ungefähr konstant bleibt. Der zeitlich gemittelte Querschnitt von P nach A sollte so groß sein, daß hier möglichst wenig Druck abfällt. Die Figuren 4a und 4b zeigen die Strömungsquerschnitte abhängig von der Drehzahl an der Pumpenwelle für den Stationärbetrieb. Daraus ist zu erkennen, daß der Abströmquerschnitt A sich mit der Drehzahl vergrößert. Der Querschnitt A wird bei dem verwendeten Ventil zwangsläufig mit steigender Drehzahl kleiner. Sinnvoll ist bei höchster Drehzahl das Verhältnis A„, = 3 A-.„ ( - > P,,, - 9 P„, .If the differential piston 12 is to assume a stationary position, this can be done by clocking the control valve 20. The operating pressure is predetermined by the pressure relief valve 21. If the pump 16 were to work continuously against 120 bar, the power consumption would be too high at high speed. This will now thereby prevents the control valve from being clocked during stationary operation in such a way that, on average over time, only a partial pressure of about 20 to 30 bar is established in rooms 13 and 18. At this pressure there is still no actuating movement of the differential piston, since a restoring force acts on the differential piston from the object to be actuated. FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram in which P represents the inflow from the pump to A (consumer) or R (return). The inlet cross-section according to P and the outlet cross-section according to R are shown as adjustable throttles that are set by the control slide. The above-mentioned, resulting partial pressure results from the delivery flow of the pump 16 and the cross sections from P to A and A to R. If the delivery flow changes, for example, as a function of the speed, a different partial pressure would occur with a constant position of the control spool, which again, an undesirable piston movement would result. The time-averaged cross section from A to R must therefore be changed with increasing speed in accordance with the physical laws so that the partial pressure remains approximately constant. The time-averaged cross-section from P to A should be so large that the pressure drops as little as possible. Figures 4a and 4b show the flow cross-sections depending on the speed at the pump shaft for stationary operation. From this it can be seen that the outflow cross section A increases with the speed. The cross section A inevitably becomes smaller with increasing valve speed. The ratio A ", = 3 A-."(-> P ,,, - 9 P ",.
PA AR AR PA) .PA AR AR PA).
Abweichungen bei der Stellung des Differentialkolbens, die z. B. aus Temperaturänderungen oder Strömungskräften im Steuerschieber resultieren, werden über einen Soll-Ist-Vergleich ausgeregelt. Dies geschieht durch entsprechende Ansteuerung des Elektromagneten 22 über einen elektronischen Regelkreis, dem entsprechende Kennwerte zugeführt werden. Die Ausführungsform der hydraulischen Stelleinrichtung nach Figur 5 unterscheidet sich von der nach Figur 1 durch den Einsatz einer Drossel und eines federvorgespannten Rückschlagventils in den Rück¬ lauf vom Steuerventil. Vom Druckanschluß R des Steuerventils 20 führt eine Leitung 31, die sich in zwei Leitungsabschnitte 31', 31'' aufteilt zu einem Behälter 32. In den Leitungsabschnitt 31' ist eine Drossel 33 eingeschaltet, während in den Leitungsabschnitt 31'' ein federvorgespanntes Rückschlagventil 34 eingesetzt ist. Das federvor¬ gespannte Rückschlagventil 34 wirkt als Druckhalteventil und hält bei mittiger Ventilstellung einem Systemdruck von hier 20 bar auf¬ recht. Durch die Drossel 33 ist gewährleistet, daß bei Versorgungs¬ druckausfall und Steuerventil in Stellung I der Stellzylinder durch äußere Kräfte nach links bewegt wird, um einen Motornotlauf auch bei Versorgungspumpenausfall zu gewährleisten.Deviations in the position of the differential piston, the z. B. resulting from temperature changes or flow forces in the spool are corrected via a target-actual comparison. This is done by correspondingly controlling the electromagnet 22 via an electronic control circuit, to which the corresponding characteristic values are supplied. The embodiment of the hydraulic actuating device according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 1 by the use of a throttle and a spring-biased check valve in the return line from the control valve. A line 31, which is divided into two line sections 31 ', 31'', leads from the pressure connection R of the control valve 20 to a container 32 is inserted. The spring-biased check valve 34 acts as a pressure control valve and maintains a system pressure of 20 bar here in the central valve position. The throttle 33 ensures that in the event of a supply pressure failure and control valve in position I, the actuating cylinder is moved to the left by external forces in order to ensure an engine emergency operation even in the event of a supply pump failure.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Steuerventils, bei dem der Ventilkörper als Sitzventilkörper ausgebildet ist. Das Steuerventil 20A hat ein hohlzylindrisches Gehäuse 35, an dessen einer Stirnseite eine nach innen weisende Ringschulter 36 ausge¬ bildet ist. In das Gehäuse sind hintereinander ein etwa becher¬ förmiges Magnetgehäuse 37 mit abgesetztem Innendurchmesser, eine Kolbenführungsscheibe 38 und eine Flanschplatte 39 eingesetzt. Das Magnetgehäuse 37 aus hartem, nichtmagnetischem Werkstoff liegt mit seiner offenen Stirnseite an der Ringschulter 36 an, die Flansch¬ platte 39 schließt die gegenüberliegende Stirnseite des Gehäuses ab. Im Boden 40 des Magnetgehäuses ist eine zentrische, kegelförmige Bohrung 41 angeordnet, die sich in Richtung auf die offene Seite des Magnetgehäuses hin aufweitet. In den dem Boden 40 zugewandten Innen- raumabschnitt 37a des Magnetgehäuses mit kleinerem Durchmesser ist ein ebenfalls etwa becherförmiger äußerer Magneteinsatz 43 einge¬ paßt, der aus weichmagnetischem Material besteht. Der Boden 44 des Magneteinsatzes weist einen kegelförmigen Fortsatz 45 auf, der in die Bohrung 41 ragt und bündig mit der Unterseite des Bodens 40 des Magnetgehäuses 37 abschließt. Von der Bodeninnenseite des äußeren Magneteinsatzes 43 geht eine, ebenfalls kegelförmige Bohrung 47 • aus, die in eine durchgehende, zylindrische Bohrung 47b übergeht. In die Bohrung 47ä ist ein entsprechender aus nichtmagnetischem Mate¬ rial bestehender Dichtkegel 49 eingesetzt, der mit der Innenseite des Bodens 44 bündig abschließt. In den Innenraum des äußeren Magneteinsatzes 43 ist eine Magnetspule 22A mit einem aus Kunststoff bestehenden Spulenkörper eingesetzt. Die Magnetspule ragt bis in den Innenraumabschnitt 37b größeren Durchmessers des Magnetgehäuses 37. Von der Magnetspule führen elektrische Zuleitungen 50 aus dem Gehäu¬ se 35 heraus. Die Magnetspule 22A wird samt Spulenkörper durch einen in den Innenraumabschnitt 37b eingesetzten Deckel 52 aus weich¬ magnetischem Werkstoff in ihrer Lage fixiert. Vom Deckel ragt ein zylindrischer Fortsatz 53 mit aufgestuftem Außendurchmesser durch die offene Stirnseite des Gehäuses 37. Ein weiterer Fortsatz 54 ragt vom Deckel in das Innere der hohlzylindrischen Magnetspule 22A. Der Außendurchmesser des Fortsatzes 54 entspricht dem Innendurchmesser des Spulenkörpers der Magnetspule 22A. Der Deckel 52 liegt mit seiner ins Gehäuse weisenden Stirnseite bündig an der Stirnfläche des äußeren Magneteinsatzes 43 an.FIG. 6 shows a further embodiment of the control valve, in which the valve body is designed as a seat valve body. The control valve 20A has a hollow cylindrical housing 35, on the one end side of which an inwardly pointing annular shoulder 36 is formed. An approximately cup-shaped magnet housing 37 with a reduced inner diameter, a piston guide disk 38 and a flange plate 39 are inserted into the housing one behind the other. The magnet housing 37 made of hard, non-magnetic material lies with its open end face against the ring shoulder 36, the flange plate 39 closes off the opposite end face of the housing. A central, conical bore 41 is arranged in the bottom 40 of the magnet housing and widens in the direction of the open side of the magnet housing. An approximately cup-shaped outer magnet insert 43, which consists of soft magnetic material, is also fitted into the interior section 37a of the magnet housing with a smaller diameter facing the bottom 40. The bottom 44 of the magnet insert has a conical extension 45 which projects into the bore 41 and is flush with the underside of the bottom 40 of the magnet housing 37. From the bottom inside of the outer magnetic insert 43 a likewise conical bore 47 • is which merges into a continuous cylindrical bore 47b. A corresponding sealing cone 49 made of non-magnetic material is inserted into the bore 47a and is flush with the inside of the base 44. In the interior of the outer magnet insert 43, a magnet coil 22A with a coil body made of plastic is inserted. The magnet coil extends into the interior section 37b of the larger diameter of the magnet housing 37. Electrical leads 50 lead from the magnet coil out of the housing 35. The magnet coil 22A together with the coil body is fixed in its position by a cover 52 made of soft magnetic material inserted into the interior section 37b. A cylindrical extension 53 with a stepped outer diameter projects through the open end face of the housing 37 from the cover. Another extension 54 projects from the cover into the interior of the hollow cylindrical magnet coil 22A. The outside diameter of the extension 54 corresponds to the inside diameter of the coil body of the magnet coil 22A. The cover 52 lies flush with the end face of the housing against the end face of the outer magnet insert 43.
Der Dichtkegel 49 hat eine zentrische Bohrung 56, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Spulenkörpers der Magnetspule 22A ent¬ spricht. Durch diese Bohrung 56 ragt ein etwa becherförmiger, innerer Magneteinsatz 57 aus weichmagnetischem Werkstoff, so daß sein Boden am Fortsatz 54 des Deckels 52 anliegt. Die offene Stirn¬ seite des inneren Magneteinsatzes 57 schließt bündig mit der Außen¬ seite des Bodens 40 des Magnetgehäuses 37 sowie dem kegelförmigen Fortsatz 45 des äußeren Magneteinsatzes 43 ab. Somit wird durch die Bohrung 47b im Fortsatz 45 des äußeren Magneteinsatzes sowie den Dichtkegel 49 und den inneren Magneteinsatz 57 eine Ringnut 58 gebildet.The sealing cone 49 has a central bore 56, the diameter of which corresponds to the inside diameter of the coil body of the magnet coil 22A. An approximately cup-shaped inner magnet insert 57 made of soft magnetic material projects through this bore 56, so that its bottom rests on the extension 54 of the cover 52. The open end face of the inner magnet insert 57 is flush with the outer side of the bottom 40 of the magnet housing 37 and the conical extension 45 of the outer magnet insert 43. An annular groove 58 is thus formed through the bore 47b in the extension 45 of the outer magnet insert and the sealing cone 49 and the inner magnet insert 57.
Der innere Magneteinsatz 57 und der Dichtkegel 49 sowie der Dicht¬ kegel und der äußere Magneteinsatz 43 sind fest miteinander verbunden, z. B. verlötet. Der Deckel 52 und das Magnetgehäuse 37 sind ebenfalls fest miteinander verbunden, z. B. verklebt, verlötet oder verbördelt. Durch diese Verbindungen werden sowohl der Verband aus Dichtkegel, äußerem und innerem Magneteinsatz sowie die Magnet¬ spule 22A samt Spulenkörper in ihrer Lage fixiert. Der Fortsatz 53 des Deckels 52 bzw. die Stirnseite des Gehäuses 37 sowie die elek¬ trischen Zuleitungen 50 sind mit Kunststoff in Steckerform umspritzt.The inner magnet insert 57 and the sealing cone 49 as well as the sealing cone and the outer magnet insert 43 are fixed to one another connected, e.g. B. soldered. The cover 52 and the magnet housing 37 are also firmly connected to one another, for. B. glued, soldered or crimped. Through these connections, the assembly of the sealing cone, the outer and inner magnet insert and the magnetic coil 22A together with the coil body are fixed in their position. The extension 53 of the cover 52 or the end face of the housing 37 and the electrical feed lines 50 are extrusion-coated with plastic in the form of a plug.
In der Kolbenführungsscheibe 38 ist eine durchgehende, zentrische Bohrung 60 angeordnet, deren Durchmesser größer ist als der der Bohrung 47b im äußeren Magneteinsatz 43. In den beiden Stirnseiten der Kolbenführungsscheibe 38 ist jeweils eine um die Bohrung 60 verlaufende, flache zylindrische Vertiefung 61, 62 angebracht, deren Achsen parallel zu der der Bohrung 60 versetzt sind. Die Achse der zum Flansch 39 weisenden Vertiefung 61 liegt oberhalb von der Achse der Bohrung 60 während die der gegenüberliegenden Vertiefung 62 unterhalb liegt. Neben der Bohrung 60 verläuft in der Kolben¬ führungsscheibe eine achsparallele Sackbohrung 64, die mit der Vertiefung 62 in Verbindung steht.Arranged in the piston guide disk 38 is a continuous, central bore 60, the diameter of which is larger than that of the bore 47b in the outer magnet insert 43. In each of the two end faces of the piston guide disk 38, a flat cylindrical depression 61, 62 is provided which extends around the bore 60 whose axes are offset parallel to that of the bore 60. The axis of the recess 61 facing the flange 39 lies above the axis of the bore 60, while that of the opposite recess 62 lies below. In addition to the bore 60, an axially parallel blind bore 64 runs in the piston guide disk and is connected to the depression 62.
In der Bohrung 60 ist ein Kolben 66 dicht gleitend geführt. Der Kolben 66 besteht aus einer äußeren Kolbenhülse 66a aus nicht¬ magnetischem, hartem Werkstoff und einem inneren Zylinder 66b aus weichmagnetischem Werkstoff, die durch Löten, Schweißen oder Pressen miteinander verbunden sind. Die der Flanschplatte 39 zugewandte Stirnseite des Kolbens 66 weist eine kegelige Einsenkung 68 auf, die vom Außenrand ausgeht, so daß dieser in Form einer als Dichtkante dienenden Ringschneide 67 ausgebildet ist. Von dieser Einsenkung geht eine axiale, kreisförmige Vertiefung 69 aus. In der gegenüber¬ liegenden Stirnseite des Kolbens, die eine vom Außenumfang aus¬ gehende kegelige Vertiefung 75 hat, ist eine axial verlaufende Sack¬ bohrung 70 angeordnet, von deren Grund eine durchgehende Bohrung 71 ausgeht, die die Sackbohrung 70 mit der Vertiefung 69 verbindet. Die Vertiefung 75 ist so ausgebildet, daß am Außenumfang des Kolbens ebenfalls eine als Dichtkante wirkende Ringschneide 74 verbleibt. Am Grund der Sackbohrung 70 stützt sich eine Druckfeder 23A ab, deren entgegengesetztes Ende am Boden des becherförmigen, inneren Magneteinsatzes 57 anliegt.In the bore 60, a piston 66 is guided in a tightly sliding manner. The piston 66 consists of an outer piston sleeve 66a made of non-magnetic, hard material and an inner cylinder 66b made of soft magnetic material, which are connected to one another by soldering, welding or pressing. The end face of the piston 66 facing the flange plate 39 has a conical depression 68, which extends from the outer edge, so that it is designed in the form of an annular cutting edge 67 serving as a sealing edge. An axial, circular depression 69 extends from this depression. In the opposite end face of the piston, which has a conical recess 75 extending from the outer circumference, there is an axially extending blind bore 70, from the bottom of which a continuous bore 71 extends, which connects the blind bore 70 with the recess 69. The recess 75 is formed such that an annular cutting edge 74, which acts as a sealing edge, also remains on the outer circumference of the piston. At the bottom of the blind bore 70, a compression spring 23A is supported, the opposite end of which rests against the bottom of the cup-shaped, inner magnet insert 57.
In der Nähe des Außenumfangs des Kolbens 66 verlaufen in diesem mehrere symmetrisch angeordnete durchgehende, achsparallele Bohrungen 73, die mit einer Ringnut 76 in der zum Magnetgehäuse weisenden Stirnseite der äußeren Kolbenhülse 66a in Verbindung stehen. Der Außendurchmesser der Ringnut 76 ist kleiner als der Außendurchmesser des Kolbens 66.In the vicinity of the outer circumference of the piston 66, a plurality of symmetrically arranged continuous, axially parallel bores 73 run in it, which are connected to an annular groove 76 in the end face of the outer piston sleeve 66a facing the magnet housing. The outer diameter of the annular groove 76 is smaller than the outer diameter of the piston 66.
In der zur Kolbenführungsscheibe 38 weisenden Stirnseite der Flanschplatte 39 ist eine axiale Sackbohrung 78 angeordnet, deren Außendurchmessers etwas kleiner ist als der der Bohrung 60. Von der gegenüberliegenden Stirnseite geht eine achsgleich verlaufende Sack¬ bohrung 79 aus, die mit der Leitung 19 verbunden ist. Der Anschluß der Leitung 19 an die Sackbohrung entspricht dem Steuerquer¬ schnitt A. Die beiden Sackbohrungen 78, 79 sind durch eine Drossel¬ bohrung 80 miteinander verbunden. Neben den Sackbohrungen 78, 79 ist eine durchgehende Bohrung 82 angebracht, die mit der Bohrung 64 in der Kolbenführungsscheibe 38 fluchtet. Die Bohrung 82 entspricht dem ablaufseitigen Steuerquerschnitt R.An axial blind bore 78 is arranged in the end face of the flange plate 39 facing the piston guide disk 38, the outside diameter of which is slightly smaller than that of the bore 60. A blind bore 79 which runs in the same axis and which is connected to the line 19 extends from the opposite end face. The connection of the line 19 to the blind bore corresponds to the control cross-section A. The two blind bores 78, 79 are connected to one another by a throttle bore 80. In addition to the blind bores 78, 79, a through bore 82 is made which is aligned with the bore 64 in the piston guide disk 38. The bore 82 corresponds to the control cross-section R on the outlet side.
Neben den Sackbohrungen 78, 79 verlaufen der Bohrung 82 gegenüber¬ liegend zwei achsgleiche Sackbohrungen 83, 84, die jeweils von den gegenüberliegenden Stirnseiten der Flanschplatte 39 ausgehen und durch eine Drosselbohrung 85 miteinander verbunden sind. Die Sack¬ bohrung 84 steht mit der die Vertiefung 61 in der Kolbenführungs- scheibe 38 in Verbindung, während die Bohrung 83 dem Steuerquer¬ schnitt P entspricht. Zwischen der Bohrung 82 und dem Außenrand wird die Flanschplatte von einer Sackbohrung 86 durchdrungen, die ebenfalls die Kolbenführungs¬ scheibe 38 durchdringt und bis in das Magnetgehäuse 37 reicht. In die Sackbohrung 86 ist ein Stift 87 eingesetzt, der die lagerichtige Position der Flanschplatte 39, der KolbenführungsScheibe 38 und des Magnetgehäuses 37 sichert. Der Außenumfang des Gehäuses 37 ist im Bereich der Kolbenführungsscheibe 38 und der Flanschplatte 39 mit einem Außengewinde 88 versehen, das zur Anbindung des Steuerventils an eine geeignete Anschlußfläche und zum Verspannen des Magnet¬ gehäuses 37, der Kolbenführungsscheibe 38 und der Flanschplatte 39 dient.In addition to the blind bores 78, 79, two axially identical blind bores 83, 84 run opposite the bore 82, each of which originate from the opposite end faces of the flange plate 39 and are connected to one another by a throttle bore 85. The blind bore 84 is connected to the recess 61 in the piston guide disk 38, while the bore 83 corresponds to the control cross section P. Between the bore 82 and the outer edge, the flange plate is penetrated by a blind bore 86, which likewise penetrates the piston guide disk 38 and extends into the magnet housing 37. A pin 87 is inserted into the blind bore 86, which secures the correct position of the flange plate 39, the piston guide disk 38 and the magnet housing 37. The outer circumference of the housing 37 is provided in the region of the piston guide disk 38 and the flange plate 39 with an external thread 88, which is used to connect the control valve to a suitable connection surface and to clamp the magnet housing 37, the piston guide disk 38 and the flange plate 39.
Im stromlosen Zustand hat das Steuerventil 20A die Stellung I wie in den Figuren 1 und 5 dargestellt. Der Kolben 66 liegt aufgrund der Wirkung der Feder 23A mit seiner kegeligen Dichtkante (Ring¬ schneide 67) an der Flanschplatte 39 an, so daß der Druckmittel¬ anschluß P einseitig verschlossen ist. Vom Druckmittelanschluß A gelangt Druckmittel über die Sackbohrungen 79 und 78 und die dazwischen angeordnete Drosselbohrung 80 in die Vertiefung 69 des Kolbens. Von dort besteht über die Bohrungen 73 und die Ringnut 76 an der Ringschneide 74 vorbei eine Verbindung zur Vertiefung 62, die über die Bohrungen 64 und 82 mit dem Druckmittelanschluß R verbunden ist. Gleichzeitig ist die Vertiefung 69 über die Bohrungen 71 und 70 mit der gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens verbunden. Durch den Spalt 89 zwischen Kolben 66 und Magnetgehäuse 37 besteht eine Verbindung zur Ringnut 76. Der Differenzialkolben 12, 14 des Differentialzylinders 11 bewegt sich nach links.In the de-energized state, the control valve 20A has the position I as shown in FIGS. 1 and 5. Due to the action of the spring 23A, the piston 66 rests with its conical sealing edge (ring cutter 67) on the flange plate 39, so that the pressure medium connection P is closed on one side. From the pressure medium connection A, pressure medium passes through the blind bores 79 and 78 and the throttle bore 80 arranged between them into the recess 69 of the piston. From there, there is a connection via the bores 73 and the annular groove 76 past the annular cutting edge 74 to the depression 62, which is connected to the pressure medium connection R via the bores 64 and 82. At the same time, the recess 69 is connected via the bores 71 and 70 to the opposite end of the piston. Through the gap 89 between the piston 66 and the magnet housing 37 there is a connection to the annular groove 76. The differential piston 12, 14 of the differential cylinder 11 moves to the left.
In bestromten Zustand wird der als Magnetanker wirkende Kolben 66 gegen die Kraft der Feder 23A an das Magnetgehäuse gezogen und schließt somit den Druckmittelanschluß R einseitig ab. Gleichzeitig ist der Druckmittelanschluß P über die Bohrungen 83, 85, 84 und die Vertiefung 61 an der Ringschneide 67 vorbei mit der Vertiefung 69 und der Sackbohrung 78 verbunden. Über die Drosselbohrung 80 und die Sackbohrung 79 kann somit Druckmittel zum Druckmittelanschluß A gelangen. Über die Bohrungen 71 und 70 sowie über die Bohrungen 73 ist gleichzeitig der Spalt 89 mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch werden beide Druckräume mit dem Förderdruck der Pumpe 16 beauf¬ schlagt. Durch die größere wirksame Kolbenfläche im Druckraum 18 ergibt sich eine Kraft, die den Differenzialkolben nach rechts bewegt.In the energized state, the piston 66 acting as a magnet armature is pulled against the force of the spring 23A to the magnet housing and thus closes off the pressure medium connection R on one side. At the same time, the pressure medium connection P is via the bores 83, 85, 84 and the depression 61 past the ring cutter 67 with the depression 69 and the blind bore 78 connected. Pressure medium can thus reach the pressure medium connection A via the throttle bore 80 and the blind bore 79. At the same time, the gap 89 is pressurized via the bores 71 and 70 and the bores 73. As a result, the delivery pressure of the pump 16 is applied to both pressure chambers. The larger effective piston area in the pressure chamber 18 results in a force which moves the differential piston to the right.
Das Steuerventil 20A hat eine negative Überdeckung, d. h. beim Anziehen des Kolbens 66 öffnet die durch die Ringschneide 67 gebildete Dichtkante bevor die zweite durch die Ringschneide 74 gebildete Dichtkante geschlossen wird. Während der Bewegungsphase des Kolbens 66 sind alle drei Druckmittelanschlüsse A, P, R miteinander verbunden. Darüberhinaus sind die Druckkräfte auf den Kolben vollkommen ausgeglichen, d. h. den Kolben ist in jeder Position frei von Axialkräften durch den Druck des Druckmittels.The control valve 20A has a negative overlap, i. H. when the piston 66 is tightened, the sealing edge formed by the annular cutting edge 67 opens before the second sealing edge formed by the annular cutting edge 74 is closed. During the movement phase of the piston 66, all three pressure medium connections A, P, R are connected to one another. In addition, the pressure forces on the piston are completely balanced, i. H. the piston is free of axial forces in any position due to the pressure of the pressure medium.
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventils dargestellt, bei dem durch einen größeren Elektromagneten größere Magnetkräfte und damit eine bessere Schaltzeitkonstanz möglich ist. Das Ventil ist modular aufgebaut, so daß verschieden dimensionierte Bauelemente miteinander kombiniert werden können. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Ziffern bezeichnet. Funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Ziffern und zusätzlichen Großbuchstaben gekennzeichnet.A further exemplary embodiment of a control valve is shown in FIG. 7, in which larger magnetic forces and thus better switching time constancy are possible through a larger electromagnet. The valve has a modular structure so that differently dimensioned components can be combined with one another. The same parts are labeled with the same numbers. Parts with the same function are identified with the same numbers and additional capital letters.
Das Steuerventil 20B nach Figur 7 hat ein etwa becherförmiges Magnetgehäuse 37B, von dessen Bodeninnenseite ein zylindrischer Kern 93 ausgeht und bündig mit der offenen Stirnseite des Magnetge¬ häuses abschließt. In den Ringraum 94 zwischen Außenwand des Magnet¬ gehäuses 37B und Kern 93 ist eine Magnetspule 22B eingesetzt. In seiner freien Stirnseite hat der Kern 93 eine axiale, zylinder- förmige Vertiefung 96, in die ein etwa becherförmiger Einsatz 97 aus hartem Material eingepaßt ist. Am Außenumfang des Magnetgehäuses verlaufen im Bereich der offenen Stirnseite zwei aneinander anschließende Ringnuten 99, 100, von denen die von der Stirnseite ausgehende Ringnut 100 den kleineren Innendurchmesser hat. In diese Ringnut ist ein Ring 101 aus unmagnetischem Werkstoff eingesetzt, dessen Außendurchmesser dem des Magnetgehäuses 37B entspricht.The control valve 20B according to FIG. 7 has an approximately cup-shaped magnet housing 37B, from the bottom inside of which a cylindrical core 93 extends and which is flush with the open end face of the magnet housing. A magnet coil 22B is inserted into the annular space 94 between the outer wall of the magnet housing 37B and the core 93. In its free end face, the core 93 has an axial, cylindrical recess 96 into which an approximately cup-shaped insert 97 made of hard material is fitted. On the outer circumference of the magnet housing run in the region of the open end face two adjoining ring grooves 99, 100, of which the ring groove 100 starting from the end face has the smaller inside diameter. A ring 101 made of non-magnetic material is inserted into this annular groove, the outer diameter of which corresponds to that of the magnet housing 37B.
An dieser Stirnseite des Magnetgehäuses liegt mit ihrer einen Stirnseite eine zylindrische KolbenführungsScheibe 38B an, an deren gegenüberliegenden Stirnseite wiederum eine zylindrische Flansch¬ platte 39B anliegt. Die Kolbenführungsscheibe 39B weist in ihren beiden Stirnseiten je eine zylindrische Vertiefung 106, 107 auf. Der Durchmesser der größeren, dem Magnetgehäuse zugewandten Ver¬ tiefung 106 ist größer als der Innendurchmesser der Ringnut 100. Die beiden Vertiefungen sind durch eine zentrische Bohrung 108 verbunden. In dieser Bohrung ist ein Kolben 110 aus hartem Werkstoff gleitend geführt. Der Kolben hat an seiner dem Magnetgehäuse zuge¬ wandten Stirnseite einen Fortsatz 111, der in das Innere des becher¬ förmigen Einsatzes 97 ragt. An diesem Fortsatz stützt sich die Druckfeder 23B ab, die mit ihrem entgegengesetzten Ende am Boden des Einsatzes 97 anliegt und den Kolben gegen die Flanschplatte drückt. Um den Fortsatz 111 herum verläuft in der Stirnseite des Kolbens 110 eine Ringnut 112, von deren Grund mehrere, symmetrisch angeordnete Längsbohrungen 113 ausgehen, die in eine zylindrische Vertiefung 109 an der gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens münden. Die Außen¬ ränder der Stirnseiten des Kolbens sind jeweils vom Außenumfang aus¬ gehend kegelförmig nach innen eingesenkt, so daß Ringschnei¬ den 114, 115 ausgebildet sind, von denen die Ringschneide 115 der Flanschplatte 39B zugewandt ist. In die Ringnut 112 ist ein Ring 117 eingesetzt, dessen Außendurchmesser dem der Ringnut entspricht. Die dem Einsatz 97 zugewandte Stirnseite des Ringes 117 ist gegenläufig zur Ringschneide 114 abgeschrägt, so daß sich ein V-förmiger - stark überhöht dargestellter - Querschnitt ergibt. Die gegenüberliegende Stirnseite des Ringes ist im Bereich der Längsbohrungen 113 ebenfalls abgeschrägt, um den Strömungswiderstand bei Druckmittel- durchfluß zu verringern. In die Vertiefung 109 ist ein dem Ring 117 entsprechender Ring 118 eingesetzt. Die Formgebung der Ringschneiden 114, 115 und der Ringe 117, 118 dient dem Ausgleich der Strömungs¬ kräfte an den Stirnseiten des Kolbens. Der durch die Form der Ring¬ schneiden und der Ringe gebildete V-förmige Querschnitt kann auch durch entsprechende Bearbeitung der Kolbenstirnseiten ohne den Ein¬ satz von Ringen ausgebildet werden.On this end face of the magnet housing, one end face bears a cylindrical piston guide disk 38B, on the opposite end face of which a cylindrical flange plate 39B bears. The piston guide disk 39B has a cylindrical recess 106, 107 in each of its two end faces. The diameter of the larger depression 106 facing the magnet housing is larger than the inside diameter of the annular groove 100. The two depressions are connected by a central bore 108. A piston 110 made of hard material is slidably guided in this bore. On its front side facing the magnet housing, the piston has an extension 111 which projects into the interior of the cup-shaped insert 97. This extension is supported by the compression spring 23B, which rests with its opposite end on the bottom of the insert 97 and presses the piston against the flange plate. Around the extension 111 there is an annular groove 112 in the end face of the piston 110, from the bottom of which a plurality of symmetrically arranged longitudinal bores 113 extend, which open into a cylindrical depression 109 on the opposite end face of the piston. The outer edges of the end faces of the piston are each recessed conically inwards from the outer circumference, so that annular cutting edges 114, 115 are formed, of which the annular cutting edge 115 faces the flange plate 39B. A ring 117 is inserted into the annular groove 112, the outer diameter of which corresponds to that of the annular groove. The end face of the ring 117 facing the insert 97 is beveled in the opposite direction to the ring cutting edge 114, so that there is a V-shaped cross section - shown very exaggerated. The opposite end face of the ring is in the area of the longitudinal bores 113 also bevelled to reduce the flow resistance when the pressure medium flows. A ring 118 corresponding to the ring 117 is inserted into the recess 109. The shape of the cutting edges 114, 115 and the rings 117, 118 serves to balance the flow forces on the end faces of the piston. The V-shaped cross section formed by the shape of the ring cutters and the rings can also be formed by appropriate machining of the piston end faces without the use of rings.
Auf dem - dem Magnetgeh use zugewandten - Ende des Kolbens 110 ist ein tellerförmiger Flachanker 119 mit einer axial angeordneten Hül¬ se 120 so befestigt, daß der Kolben 110 die Hülse 120 durchdringt. Dadurch verbleibt beim Anlegen der Ringschneide 114 des Kolbens an den Rand des Einsatzes 97 ein Restluftspalt zwischen Flachanker 119 und Magnetgeh use 37B bzw. Magnetspule 22B. Der Außendurchmesser des Flachankers entspricht etwa dem Innendurchmesser der Ringnut 100. Den Flachanker durchdringen um die Hülse herum mehrere symmetrisch angeordnete Bohrungen 122, die dem Druckmitteldurchfluß dienen.On the end of the piston 110 facing the magnet housing, a plate-shaped flat armature 119 is fastened with an axially arranged sleeve 120 such that the piston 110 penetrates the sleeve 120. As a result, a residual air gap remains between the flat armature 119 and the magnetic housing 37B or the magnetic coil 22B when the annular cutting edge 114 of the piston is applied to the edge of the insert 97. The outer diameter of the flat armature corresponds approximately to the inner diameter of the annular groove 100. A plurality of symmetrically arranged bores 122 penetrate the flat armature and serve for the pressure medium flow.
In der Flanschplatte 39B ist eine die Bohrung 108 in der Kolben¬ führungsscheibe 38B verlängernde Sackbohrung 123 geringeren Durch¬ messers angeordnet, von deren Grund eine Bohrung 124 ausgeht, die dem Steuerquerschnitt A entspricht. Die durch den Übergang der Boh¬ rungen 108 und 123 gebildete Ringschulter 125 wirkt mit der Ring¬ schneide 115 als Dichtkante zusammen. Von der freien Stirnseite der Flanschplatte geht eine der Bohrung 82 bzw. dem Steuerquerschnitt R entsprechende Längsbohrung 126 aus, die in der KolbenführungsScheibe weiterläuft und in die Vertiefung 106 mündet. Eine weitere, dem Druckmittelanschluß P entsprechende Längsbohrung 127 durch die Flanschplatte mündet in die Vertiefung 107. Bei nicht erregtem Elektromagneten drückt die Feder 23B den Kolben 110 nach unten, und die Ringschneide 115 des Kolbens 110 liegt an der Flanschplatte 39B an, so daß die Bohrung 127 einseitig ver¬ schlossen ist. Gleichzeitig kann Druckmittel vom Druckraum 18 über die Bohrungen 124 und 123 durch den Kolben und die Vertiefung 106 sowie über die Bohrung 126 abströmen, so daß der Druckraum 18 drucklos wird.In the flange plate 39B there is a blind bore 123 of smaller diameter which extends the bore 108 in the piston guide disk 38B and from the bottom of which a bore 124 which corresponds to the control cross section A extends. The annular shoulder 125 formed by the transition of the bores 108 and 123 interacts with the annular cutting edge 115 as a sealing edge. A longitudinal bore 126 corresponding to the bore 82 or the control cross-section R extends from the free end face of the flange plate and continues in the piston guide disc and opens into the recess 106. Another longitudinal bore 127 corresponding to the pressure medium connection P through the flange plate opens into the recess 107. When the electromagnet is not energized, the spring 23B presses the piston 110 downward, and the annular cutting edge 115 of the piston 110 lies against the flange plate 39B, so that the bore 127 is closed on one side. At the same time, pressure medium can flow from the pressure chamber 18 through the bores 124 and 123 through the piston and the recess 106 and through the bore 126, so that the pressure chamber 18 is depressurized.
Ist der Elektromagnet 22B stromdurchflossen, so wird der Kolben 110 durch den Flachanker 119 nach oben gezogen, und die Ringschneide 114 des Kolbens liegt am Einsatz 97 an, so daß die Bohrung 126 und die Vertiefung 106 einseitig verschlossen sind. Gleichzeitig sind die Bohrung 127 und die Bohrung 124 über die Vertiefung 107 und die Sackbohrung 123 miteinander verbunden.If the electromagnet 22B has current flowing through it, the piston 110 is pulled upward by the flat armature 119, and the ring cutting edge 114 of the piston lies against the insert 97, so that the bore 126 and the recess 106 are closed on one side. At the same time, the bore 127 and the bore 124 are connected to one another via the depression 107 and the blind bore 123.
Der Ring 101 am Magnetgehäuse 37B verhindert weitgehend den Über¬ tritt des magnetischen Flusses zwischen Magnetgeh use und Kolben¬ führungsscheibe 38B. Dieser unerwünschte Magnetfluß würde für den Magnetkraftaufbau fast vollständig verloren gehen. Weiterhin könnten magnetische Verunreinigung in die Kolbenführung zwischen Kolben und KolbenführungsScheibe gezogen werden.The ring 101 on the magnet housing 37B largely prevents the magnetic flux from passing between the magnet housing and the piston guide disk 38B. This undesirable magnetic flux would be almost completely lost for the magnetic force build-up. Magnetic contamination could also be drawn into the piston guide between the piston and the piston guide disk.
Die durch die Ringe 117, 118 und die Formgebung der Ringsschneiden 114, 115 gebildeten Querschnitte der Kolbenstirnseiten dienen dem Strömungskraftausgleich und wirken hauptsächlich bei einer Strömung von außen nach innen. Bei Strömungen in umgekehrter Richtung sind sie nicht so wirkungsvoll. Um auch hier einen Strömungskraftaus¬ gleich zu erreichen, kann insbesondere die Formgebung des Flach¬ ankers 119 und der gegenüberliegenden Kolbenstirnseite entsprechend angepaßt werden.The cross sections of the piston end faces formed by the rings 117, 118 and the shape of the ring cutting edges 114, 115 serve to balance the flow force and act mainly in the case of a flow from the outside inwards. With currents in the opposite direction, they are not as effective. In order to achieve a flow force compensation here, too, the shape of the flat anchor 119 and the opposite piston end face can be adapted accordingly.
Ein derart abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Steuerventils zeigt Figur 8. Die Hülse 120 des Flachankers 119 hat an der zum Magnetgehäuse 37B weisenden Stirnseite eine ringförmige Erweiterung 128, deren Stirnseite nach innen abgeschrägt ist. Die Ummantelung des Elektromagneten 22B weist an der zur Erweiterung 128 weisenden Stirnseite eine mit dieser Erweiterung zusammenwirkende Ringnut 128' auf, deren Außenrand ebenfalls abgeschrägt ist.An exemplary embodiment of a control valve modified in this way is shown in FIG. 8. The sleeve 120 of the flat armature 119 has an annular extension on the end facing the magnet housing 37B 128, the end of which is chamfered inwards. The sheathing of the electromagnet 22B has an annular groove 128 'cooperating with this extension on the end face pointing towards the extension 128, the outer edge of which is also beveled.
In der Flanschplatte 39B ist in der zum Kolben 110 weisende Stirn¬ seite eine Ringnut 129 angebracht, deren Außendurchmesser dem der gegenüberliegenden Vertiefung 107 in der Kolbenführungsscheibe 38B entspricht. Der Innendurchmesser der Ringnut 129 ist größer als der Durchmesser der Sackbohrung 123. Auf dem Kolben 110 ist ein mit der Ringnut 129 zusammenwirkender Umlenkschirm 129' befestigt. Dieser ragt mit seiner zur Flanschplatte 39B weisenden Stirnseite, die eine kegelförmige Einsenkung 129'' hat, in die Ringnut 129. Der Umlenk¬ schirm 129' ist so ausgebildet, daß sich sein Außenumfang auf der zum Flachanker weisenden Seite verjüngt.In the flange plate 39B, an annular groove 129 is made in the end facing the piston 110, the outer diameter of which corresponds to that of the opposite recess 107 in the piston guide disk 38B. The inner diameter of the annular groove 129 is larger than the diameter of the blind bore 123. A deflecting screen 129 ′ which cooperates with the annular groove 129 is fastened on the piston 110. With its end facing the flange plate 39B, which has a conical depression 129 ″, this protrudes into the annular groove 129. The deflecting screen 129 ′ is designed such that its outer circumference tapers on the side facing the flat anchor.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 wird der unerwünschte magnetische Streufluß durch andere Maßnahmen verhindert. Dem Magnet¬ geh use fehlen der unmagnetische Ring und die entsprechende Ringnut. Stattdessen weisen das Magnetgehause und die Kolbenführungsscheibe mehrere im nachfolgenden noch näher bezeichnete Ringnuten auf, die den magnetischen Fluß behindern bzw. lenken.In the exemplary embodiment according to FIG. 9, the undesired magnetic stray flux is prevented by other measures. The magnet housing lacks the non-magnetic ring and the corresponding ring groove. Instead, the magnet housing and the piston guide disk have a plurality of annular grooves, which are described in more detail below and which hinder or guide the magnetic flux.
Das Magnetgehause 37C hat eine von der zur Kolbenführungsscheibe 38C weisenden Stirnseite ausgehende Ringnut 130, die zwischen Spule 22C und Außenumfang des Magnetgehäuses angeordnet ist. Von der Ver¬ tiefung 106C in der Kolbenführungsscheibe gehen zwei weitere Ring¬ nuten 131, 132 aus, von denen die Ringnut 131 am Außenumfang der Vertiefung 106C und die Ringnut 132 zwischen den Bohrungen 126 und 108 angeordnet ist. Von der gegenüberliegenden Stirnseite geht eine weitere Ringnut 133 aus, die im Bereich der Bohrung 126 angeordnet ist und bis zwischen die Ringnuten 131, 132 ragt, so daß sich die Ringnuten - senkrecht zur Achsrichtung gesehen - über¬ decken, ohne miteinander verbunden zu sein. In Figur 10 is.t ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schaltventils dargestellt, daß sich von dem zuvor beschriebenen dadurch unter¬ scheidet, daß auf dem Kolben eine zweite Druckfeder einwirkt. Dadurch verändert sich die Federkraft auf den Kolben in Abhängigkeit von dessen Hubweg.The magnet housing 37C has an annular groove 130, which extends from the end facing the piston guide disk 38C and is arranged between the coil 22C and the outer circumference of the magnet housing. Two further annular grooves 131, 132 extend from the recess 106C in the piston guide disk, of which the annular groove 131 is arranged on the outer circumference of the recess 106C and the annular groove 132 between the bores 126 and 108. A further annular groove 133 extends from the opposite end face, which is arranged in the region of the bore 126 and extends as far as between the annular grooves 131, 132, so that the annular grooves - seen perpendicular to the axial direction - overlap without being connected to one another. FIG. 10 shows another embodiment of a switching valve that differs from the one described above in that a second compression spring acts on the piston. This changes the spring force on the piston depending on its stroke.
Das Magnetgehause 37D weist dazu im Kern 93D eine Vertiefung 96D auf, die bis zum Boden des Magnetgehäuses ragt. Der Einsatz 97D hat an seiner Bodenunterseite eine entsprechende Verlängerung 135. In diese Verlängerung dringt von der Bodenseite des Magnetgehäuses ausgehend eine Sackbohrung 136, von deren Grund eine axiale Boh¬ rung 137 ausgeht, die den Boden des Einsatzes 97D durchdringt und deren Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser der Feder 22D ist.For this purpose, the magnet housing 37D has a recess 96D in the core 93D which projects to the bottom of the magnet housing. The insert 97D has a corresponding extension 135 on its bottom underside. A blind bore 136 penetrates this extension from the bottom side of the magnet housing, from the bottom of which an axial bore 137 extends, which penetrates the bottom of the insert 97D and whose diameter is somewhat smaller than is the inner diameter of the spring 22D.
Durch die Bohrung 137 ragt ein Stößel 138, der mit seinem einen tellerförmig ausgebildeten Ende 139 am Grund der Sackbohrung 136 anliegt. Das andere Ende 140 des Stößels reicht bis in die Nähe des Fortsatzes 111. Der Abstand A zwischen dem Ende des Stößels und dem Fortsatz 111 ist kleiner als der Abstand A zwischen Dicht¬ kante 114 und Magnetgehause 39D. Die dem Grund der Sackbohrung 136 abgewandte Stirnseite des tellerförmigen Endes 139 des Stößels 138 ist mit einer mittigen, kegelförmigen Vertiefung 142 versehen. Auf den Stößel 138 wirkt eine in der Sackbohrung 136 befindliche Druck- feder 143, die sich mit ihren Enden an je einer Anschlußplatte 144, 145 abstützt. Die Abstützplatte 144 liegt am Grund der Vertiefung 96D an, die gegenüberliegende Abstützplatte 145 wirkt über eine Kugel 146 mit dem tellerförmigen Ende des Stößels zusammen. Dazu weist die dem Stößel zugewandte Seite der Abschlußplatte 145 eben¬ falls eine mittige, kegelförmige Vertiefung 147 auf, so daß die Kugel 146 durch die beiden gegenüberliegenden Vertiefungen 142, 147 geführt ist. Durch die Kugelverbindung wird die Übertragung nichtaxialer Kräfte weitgehend verhindert. Durch den Einsatz 97D verlaufen zwei Querbohrungen 149, 150. Die Querbohrung 149 durchdringt die Sackbohrung 136 in der Nähe des Bohrgrundes, während die Querbohrung 150 die Wände des Einsatzes 97D in der Nähe des Bodens durchdringt.A plunger 138 protrudes through the bore 137 and rests with its plate-shaped end 139 on the bottom of the blind bore 136. The other end 140 of the plunger extends into the vicinity of the extension 111. The distance A between the end of the plunger and the extension 111 is smaller than the distance A between the sealing edge 114 and the magnet housing 39D. The end of the plate-shaped end 139 of the plunger 138 facing away from the base of the blind bore 136 is provided with a central, conical recess 142. A pressure spring 143 located in the blind bore 136 acts on the plunger 138 and is supported with its ends on a connecting plate 144, 145 in each case. The support plate 144 bears against the base of the recess 96D, the opposite support plate 145 interacts with the plate-shaped end of the plunger via a ball 146. For this purpose, the side of the end plate 145 facing the plunger also has a central, conical depression 147, so that the ball 146 is guided through the two opposite depressions 142, 147. The ball connection largely prevents the transfer of non-axial forces. Two cross bores 149, 150 extend through the insert 97D. The cross bore 149 penetrates the blind bore 136 in the vicinity of the base of the bore, while the cross bore 150 penetrates the walls of the insert 97D near the bottom.
Die beiden Querbohrungen 149, 150 werden durch einen Ringkanal 151 miteinander verbunden. Dieser Ringkanal wird gebildet durch die Wandung der Vertiefung 96D und eine Ringnut 152 am Außenumfang des Einsatzes 97D, die zwischen den beiden Querbohrungen 149, 150 ausgebildet ist. Über die Querbohrungen 149, 150 und den Ring¬ kanal 151 steht die Sackbohrung 136 über den Innenraum des Einsatzes 97D mit der Vertiefung 106 in Verbindung.The two transverse bores 149, 150 are connected to one another by an annular channel 151. This ring channel is formed by the wall of the recess 96D and an annular groove 152 on the outer circumference of the insert 97D, which is formed between the two transverse bores 149, 150. The blind bore 136 is connected to the depression 106 via the transverse bores 149, 150 and the ring channel 151 via the interior of the insert 97D.
Die Rückstellkraft auf den Kolben 110 und den Flachanker 119 wird in diesem. Ausführungsbeispiel durch die zwei Federn 22D und 143 er¬ zeugt. Über den gesamten Hubweg wirkt die Feder 22D. Nach einem Teilhub, der dem Abstand A entspricht, liegt der Fortsatz 111 am Stößel 138 an und es wirkt zusätzlich die Feder 143.The restoring force on the piston 110 and the flat armature 119 is in this. Embodiment generated by the two springs 22D and 143. The spring 22D acts over the entire stroke. After a partial stroke, which corresponds to the distance A, the extension 111 bears against the plunger 138 and the spring 143 also acts.
Die Mittelstellung des Kolbens kann bei dieser Ausführungsform stabil bei Teilerregung des Elektromagneten erreicht werden. Die Teilerregung kann verlustarm durch höherfrequentes Takten der Ansteuerspannung realisiert werden. Das Ventil nach Fig. 10 eignet sich besonders bei Anwendung in der Hydraulikschaltung nach Fig. 5. Die Querschnitte von A nach R und von A nach P sollten so groß sein, daß an ihnen auch bei Maximaldrehzahl nur geringer Druck abfällt und somit in allen drei Anschlüssen annähernd gleicher Druck herrscht.In this embodiment, the central position of the piston can be achieved in a stable manner when the electromagnet is partially excited. The partial excitation can be implemented with low losses by clocking the control voltage at a higher frequency. The valve according to FIG. 10 is particularly suitable for use in the hydraulic circuit according to FIG. 5. The cross sections from A to R and from A to P should be large enough that only a low pressure drops at them, and therefore in all three, at maximum speed Connections have approximately the same pressure.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 11 unterscheidet sich von den vorbeschriebenen durch einen abgewandelten Kolben, durch den sich dieses Steuerventil als Druckhalteventil verwenden läßt. Der Kolben 110E weist dazu im Bereich der Vertiefung 107 einen Abschnitt 155 geringeren Durchmessers auf, der von der Stirnseite des Kolbens ausgeht und dessen axiale Erstreckung der Länge der Vertiefung 107 entspricht. Das gegenüberliegende Ende des Kolbens weist im Bereich der Vertiefung 106 einen Absatz 156 größeren Durchmessers auf, der von dieser Stirnseite des Kolbens ausgeht und sich bis in die Nähe des Grundes der Vertiefung 106 erstreckt, ohne diesen zu erreichen.The exemplary embodiment according to FIG. 11 differs from the ones described above by a modified piston, by means of which this control valve can be used as a pressure-maintaining valve. For this purpose, the piston 110E has a section 155 in the region of the depression 107 of smaller diameter, which starts from the end face of the piston and whose axial extent corresponds to the length of the recess 107. The opposite end of the piston has a shoulder 156 of larger diameter in the region of the recess 106, which starts from this end face of the piston and extends into the vicinity of the base of the recess 106 without reaching it.
In stromlosem Zustand liegt der Kolben 110E an der Flanschplatte 39E an und verschließt den Druckanschluß P. Durch geeignete Abstimmung der Kraft der Feder 23D und der Ringfläche 157 am Abschnitt 155 wird erreicht, daß der Kolben bei einem bestimmten Druck (hier etwa 120 bar) abhebt.In the de-energized state, the piston 110E abuts the flange plate 39E and closes the pressure connection P. By suitably coordinating the force of the spring 23D and the annular surface 157 on section 155, the piston is lifted off at a certain pressure (here about 120 bar) .
Wird die axiale Erstreckung des Absatzes 156 in Richtung auf die Flanschplatte 39E verringert, kann die Ringfläche 158 als Anschlag für eine - nicht dargestellte - Ringschulter der Hülse 120 des Flachankers dienen, so daß dieser zusätzlich auf dem Kolben 110E fixiert ist.If the axial extension of the shoulder 156 in the direction of the flange plate 39E is reduced, the annular surface 158 can serve as a stop for an annular shoulder (not shown) of the sleeve 120 of the flat anchor, so that it is additionally fixed on the piston 110E.
Bei vollständig erregtem Elektromagneten liegt der Kolben 110E am Einsatz 97E an, so daß der Druckmittelanschluß R abgeschlossen ist. Übersteigt die durch den Druck auf die durch die Ringfläche 158 des Absatzes 156 vergrößerte Stirnfläche des Kolbens erzeugte Kraft einen Wert, der größer ist als die Differenz der Magnetkraft und der Kraft durch die Feder 23D, wird der Kolben nach unten bewegt, so daß dieser nicht mehr anliegt und Druckmittel über den Druckanschluß R abfließen kann.When the electromagnet is fully excited, the piston 110E abuts the insert 97E, so that the pressure medium connection R is closed. If the force generated by the pressure on the end face of the piston enlarged by the annular surface 158 of the shoulder 156 exceeds a value which is greater than the difference between the magnetic force and the force by the spring 23D, the piston is moved downward so that it does not more is present and pressure medium can flow through the pressure port R.
Durch diese Umgestaltung kann das Steuerventil 20E als Druckhalte¬ ventil verwendet werden. Beim Einsatz dieses Ventils in der hydrau¬ lischen Stelleinrichtung nach Figur 1 bzw. 5 kann auf das vorge¬ spannte Rückschlagventil 21 verzichtet werden.As a result of this redesign, the control valve 20E can be used as a pressure-maintaining valve. When using this valve in the hydraulic actuating device according to FIGS. 1 and 5, the preloaded check valve 21 can be dispensed with.
Um Verunreinigungen der Kolbenführung zu verringern oder zu verhindern, kann die axiale Erstreckung des Abschnittes 155. verkürzt werden, und zwar um einen Betrag, der dem halben Kolbenhub entspricht. Die dadurch entstehende Kante des Abschnittes 155 glei¬ tet dann bei einer Hubbewegung des Kolbens an der Mündung der Boh¬ rung 108 in die Vertiefung 107 vorbei. Durch die Druckmittelströmung in diesem Bereich und durch Hebeeffekte an den Kanten werden Verun¬ reinigungen, die sich schon im Führungsspalt befinden, herausgehoben und fortgespült.In order to reduce or prevent contamination of the piston guide, the axial extension of the section 155. be shortened by an amount that corresponds to half the piston stroke. The resulting edge of the section 155 then slides past the mouth of the bore 108 into the depression 107 when the piston moves. The pressure medium flow in this area and the lifting effects at the edges remove and wash away any impurities that are already in the guide gap.
Durch geeignete Abwandlung der Magnetgehause können die verschie¬ denen Ausführungsformen des Steuerventils auch mit Proportional¬ magneten verwendet werden. Dazu ist das Magnetgehause im Bereich des Ankers durch zusätzliche oder abgewandelte Magnetführungen zu ver¬ ändern. Die Form des Magnetgehäuses sollte dann so gewählt werden, daß der Magnetfluß über die axialen Arbeitsluftspalte bei konstantem Strom unabhängig vom Hub konstant bleibt. Damit wird erreicht, daß die Magnetkraft über den Hubweg konstant bleibt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Proportionalmagneten bei der Ausführungsform des Steuerventils als Druckhalteventil.By suitable modification of the magnet housing, the various embodiments of the control valve can also be used with proportional magnets. For this purpose, the magnet housing in the area of the armature can be changed by additional or modified magnet guides. The shape of the magnet housing should then be chosen so that the magnetic flux across the axial working air gaps remains constant regardless of the stroke at constant current. This ensures that the magnetic force remains constant over the stroke. The use of a proportional magnet in the embodiment of the control valve as a pressure-maintaining valve is particularly advantageous.
Ein derartig abgewandeltes Steuerventil ist in Figur 12 dargestellt. In das Magnetgehause 37F ist die Spule eines Proportionalmagneten 22F eingesetzt, deren Abmessungen so gewählt sind, daß an der offenen, zur Kolbenführungsscheibe 38F weisenden Stirnseite des Magnetgehäuses ein Ringraum 160 verbleibt. In diesen Ringraum sind drei Ringelemente 161 bis 163 eingesetzt, die der Magnetflußführung dienen. Das äußere Ringelement 163 liegt am Innenumfang des Magnet¬ gehäuses 37F an und ragt mit einem Abschnitt 164 geringeren Außen¬ durchmessers in die Vertiefung 106F. Das innere Ringelement 161 liegt am Außenumfang des Kerns 93F an und ragt bis in die Vertiefung 106F. In der zur Vertiefung weisenden Stirnseite des Ringelementes ist eine kreisförmige Vertiefung 165 angebracht, von deren Außen¬ umfang eine Ringnut 166 ausgeht. In diese Ringnut münden mehrere radial verlaufende, symmetrisch angeordnete Bohrungen 167, die wiederum vom Außenumfang des Ringelementes 161 ausgehen. Zwischen die Ringelemente 161, 163 ist das Ringelement 162 eingepaßt, das als flache Scheibe aus unmagnetischem Werkstoff ausgebildet ist. Durch die drei Ringelemente 161 bis 163 wird ein Ringkanal 168 gebildet, der zur Vertiefung 106F geöffnet ist. Die Bohrungen 167 verbinden diesen Ringkanal 168 mit der Ringnut 166 und dienen dem Druckmitteldurchfluß.A control valve modified in this way is shown in FIG. The coil of a proportional magnet 22F is inserted into the magnet housing 37F, the dimensions of which are chosen such that an annular space 160 remains on the open end face of the magnet housing facing the piston guide disk 38F. In this annulus three ring elements 161 to 163 are used, which serve to guide the magnetic flux. The outer ring element 163 bears against the inner circumference of the magnet housing 37F and projects into the recess 106F with a section 164 of smaller outer diameter. The inner ring element 161 lies against the outer circumference of the core 93F and extends into the recess 106F. In the end face of the ring element facing the recess, a circular recess 165 is provided, from the outer circumference of which an annular groove 166 extends. Several open into this ring groove radially extending, symmetrically arranged bores 167, which in turn emanate from the outer circumference of the ring element 161. Between the ring elements 161, 163, the ring element 162 is fitted, which is designed as a flat disc made of non-magnetic material. An annular channel 168 is formed by the three ring elements 161 to 163 and is open to the recess 106F. The bores 167 connect this annular channel 168 to the annular groove 166 and serve for the pressure medium flow.
In die Vertiefung 96F im Kern 93F ist ein becherförmiger Einsatz 170 aus unmagnetischem Werkstoff eingepaßt. An der Bodeninnenseite diese Einsatzes stützt sich mit einer Abschlußplatte 171 und einer Aus¬ gleichsscheibe 172 das eine Ende der Druckfeder 23F ab, deren ent¬ gegengesetztes Ende am Kolben 110E anliegt. An dem Kolben 110E ist im Bereich des Absatzes 156 der tellerförmige Flachanker 119F befestigt. Der Innendurchmesser des Flachankers ist etwas größer als der Außendurchmesser des Abschnittes 164 des Ringelementes 163, so daß der Rand 173 des Flachankers teilweise um das Ringelement 163 verläuft. Die Hülse 120F des Flachankers ragt in die Vertiefung 165 des inneren Ringelementes 161. Der Außendurchmesser der Hülse 120F ist auf dieser Seite etwas kleiner als der Durchmesser der Vertiefung 165.A cup-shaped insert 170 made of non-magnetic material is fitted into the recess 96F in the core 93F. On the bottom inside of this insert, one end of the compression spring 23F is supported with an end plate 171 and a compensating disk 172, the opposite end of which rests on the piston 110E. The plate-shaped flat anchor 119F is fastened to the piston 110E in the region of the shoulder 156. The inside diameter of the flat anchor is somewhat larger than the outside diameter of the section 164 of the ring element 163, so that the edge 173 of the flat anchor extends partially around the ring element 163. The sleeve 120F of the flat anchor projects into the recess 165 of the inner ring element 161. The outer diameter of the sleeve 120F is slightly smaller on this side than the diameter of the recess 165.
Der Außenumfang der Kolbenführungsscheibe 38F besteht im Bereich der Vertiefung 166F aus einem unmagnetischen Ring 174 bestehen, der magnetische Streuflüsse verringert. Dieser Ring ragt bis in eine entsprechende Ringnut 175 im Magnetgeh use 37F.The outer circumference of the piston guide disk 38F consists of a non-magnetic ring 174 in the region of the recess 166F, which reduces magnetic stray fluxes. This ring extends into a corresponding ring groove 175 in the magnet housing 37F.
Bei Betätigung des Proportionalmagneten 22F nähert sich der Flach¬ anker 119F dem Magnetgehause 37F. Über die Ringelemente 161 und 163 vergrößert sich dabei der radiale Magnetfluß, der keine verwertbare Magnetkraft erzeugt. Durch entsprechende Anpassung der Abmessungen der Ringelemente und des Flachankers wird der Magnetfluß, der über die axialen Arbeitsluftspalte zwischen Magnetgehause 37F und Flach¬ anker 119F fließt, unabhängig vom Hub konstant gehalten. Dadurch bleibt auch die Magnetkraft über den Hubweg konstant.When the proportional magnet 22F is actuated, the flat armature 119F approaches the magnet housing 37F. The radial magnetic flux, which does not generate a usable magnetic force, is increased via the ring elements 161 and 163. By appropriate adjustment of the dimensions of the ring elements and the flat armature, the magnetic flux that is the axial working air gap between the magnet housing 37F and the flat armature 119F flows, kept constant regardless of the stroke. This also keeps the magnetic force constant over the stroke.
Der Einsatz des Steuerventils 20F nach Figur 12 geschieht vorteil¬ haft in der hydraulischen Stelleinrichtung nach Figur 1, wobei das Drucksteuerventil 21 weggelassen werden kann. Die Funktion der Drossel 33 sowie die Druckhaltefunktion durch das vorgespannte Rückhalteventil 34 in Figur 5 werden durch dieses Steuerventil bei entsprechender MagnetbeStrömung aufrecht erhalten.The control valve 20F according to FIG. 12 is advantageously used in the hydraulic actuating device according to FIG. 1, the pressure control valve 21 being able to be omitted. The function of the throttle 33 and the pressure holding function by the prestressed retaining valve 34 in FIG. 5 are maintained by this control valve with a corresponding magnetic flow.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 11 und 12 können die Stirnseiten des Kolbens 110E auch flach ausgeführt sein. Um mit den Steuerventilen 20E, 20F eine Druckhaltefunktion zu erzielen, ist der Dichtdurchmesser der zum Magnetgeh use 37E, 37F weisenden Stirnseite des Kolbens größer und der Dichtdurchmesser der zur Flanschplatte weisenden Stirnseite kleiner als der Durchmesser der Bohrung 108. Die Durchmesser können an das gewünschte Drucksteuerverhalten angepaßt werden. Die Dichtdurchmesser sind durch die Durchmesser der Sackbohrung 123E bzw. der nicht dargestellten Sackbohrung in der Flanschplatte des Steuerventils 20F sowie durch die Innendurchmesser der Einsätze 97E, 170 gegeben. Diese Durchmesser bestimmen den engsten Strömungsquerschnitt, der maßgeblich den Druckaufbau an den Kolbenstirnseiten bestimmt.In the embodiments according to FIGS. 11 and 12, the end faces of the piston 110E can also be flat. In order to achieve a pressure maintenance function with the control valves 20E, 20F, the sealing diameter of the end face of the piston facing the magnet housing 37E, 37F is larger and the sealing diameter of the end face facing the flange plate is smaller than the diameter of the bore 108. The diameters can affect the desired pressure control behavior be adjusted. The sealing diameters are given by the diameter of the blind bore 123E or the blind bore (not shown) in the flange plate of the control valve 20F and by the inner diameter of the inserts 97E, 170. These diameters determine the narrowest flow cross-section, which largely determines the pressure build-up on the piston ends.
Figur 13 zeigt eine Abwandlung des zuvor beschriebenen Ausführungs¬ beispiels, die sich von diesem durch eine geänderte Magnetflußfüh¬ rung unterscheidet. Das Steuerventil 20G hat ein Magnetgehause 37G, in das die Spule eines Elektromagneten 22G eingesetzt ist. Im Gegen¬ satz zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weist das Magnetge¬ hause 37G keinen unmagnetischen Ring auf. Die Länge der Spule des Elektromagneten ist so gewählt, daß an der zur Kolbenführungsscheibe 38G weisenden Stirnseite eine flache Ringnut 178 verbleibt. Die KolbenführungsScheibe 38G setzt sich aus drei axial hintereinan¬ der angeordneten Kolbenführungsringen 180 - 182 zusammen. Der der Flanschplatte 39G zugewandte Kolbenführungsring 180 hat einen hül- senförmigen Fortsatz 183, der sich in Richtung auf das Magnetgehause 37G hin erstreckt, ohne dieses zu erreichen. Der am Magnetgehause angeordnete Kolbenführungsring 182 weist ebenfalls einen hülsenför- igen Fortsatz 184 auf, dessen Außendurchmesser größer ist als der des Fortsatzes 183. Zwischen den Kolbenführungsringen 180 und 182 ist der Kolbenführungsring 181 aus unmagnetischen Werkstoff angeord¬ net. Sein Innendurchmesser entspricht dem Außendurchmesser des Fort¬ satzes 183. An der zum Magnetgehause 37G weisenden Stirnseite hat der Kolbenführungsring 181 eine zylinderförmige Einsenkung 185, deren äußere Abmessungen denen des Fortsatzes 184 entsprechen, der in die Einsenkung ragt. Der Kolbenführungsring 180 hat an seiner zur Flanschplatte 39G weisenden Stirnseite eine zylinderförmige, außer¬ mittige Vertiefung 107G, die den zuvor beschriebenen Vertiefungen in den Kolbenführungsscheiben entspricht. Der zylindrische Innenraum 186 des Kolbenführungsringes 180, der sich auch durch den hülsen- förmigen Fortsatz 183 erstreckt, entspricht der Bohrung 108. In die¬ sem Innenraum ist der - bereits zuvor beschriebene - Kolben 110E gleitend geführt und ragt bis in den Innenraum 187 des Kolben¬ führungsringes 182. Der Kolben 110E kann an seinen Stirnseiten - wie zuvor beschrieben - eben ausgebildet sein, die Dichtkanten können auch - wie dargestellt - in Form von Ringschneiden bearbeitet sein. Der Durchmesser des zylindrischen Innenraums 187 des Kolbenführungs- ringes 182 ist etwas größer als der Innendurchmesser der Spule des Elektromagneten 22G. An seiner dem Magnetgeh use 37G zugewandten Stirnseite hat der Kolbenführungsring eine flache, zylinderförmige Einsenkung 188, deren Durchmesser dem Außendurchmesser der Spule des Elektromagneten 22G entspricht. Auf dem Kolben 110E ist im Bereich des Innenraums 187 mit geringem Spiel zu dessen Wandung ein ring¬ förmiger Anker 190 angeordnet. Die axiale Abmessung des Ankers ist so gewählt, daß zwischen seiner der Flanschplatte 39G zugewandten Stirnseite und der Stirnseite des Fortsatzes 183 sowie dem Grund der Einsenkung 185 ein flacher Ringraum 191 verbleibt. Der Anker 190 ragt mit seiner einen Stirnseite in die Einsenkung 188 und hat dort eine flache Vertiefung 192 in Form eines Kegelstumpfes, so daß bei Druckmittelströmung axiale Strömungkräfte auf den Kolben ausgeglichen werden.FIG. 13 shows a modification of the exemplary embodiment described above, which differs from it in that it has a modified magnetic flux guide. The control valve 20G has a magnet housing 37G, in which the coil of an electromagnet 22G is inserted. In contrast to the exemplary embodiment described above, the magnet housing 37G has no non-magnetic ring. The length of the coil of the electromagnet is selected so that a flat annular groove 178 remains on the end face facing the piston guide disk 38G. The piston guide disk 38G is composed of three piston guide rings 180-182 arranged axially one behind the other. The piston guide ring 180 facing the flange plate 39G has a sleeve-shaped extension 183 which extends in the direction of the magnet housing 37G without reaching it. The piston guide ring 182 arranged on the magnet housing also has a sleeve-shaped extension 184, the outer diameter of which is larger than that of the extension 183. Between the piston guide rings 180 and 182, the piston guide ring 181 made of non-magnetic material is arranged. Its inner diameter corresponds to the outer diameter of the extension 183. On the end facing the magnet housing 37G, the piston guide ring 181 has a cylindrical depression 185, the outer dimensions of which correspond to those of the extension 184 which projects into the depression. The piston guide ring 180 has on its end facing the flange plate 39G a cylindrical, off-center recess 107G which corresponds to the previously described recesses in the piston guide disks. The cylindrical interior 186 of the piston guide ring 180, which also extends through the sleeve-shaped extension 183, corresponds to the bore 108. In this interior, the piston 110E - already described above - is slidably guided and extends into the interior 187 of the piston ¬ guide ring 182. The piston 110E can be flat on its end faces - as described above - the sealing edges can also - as shown - be machined in the form of ring edges. The diameter of the cylindrical interior 187 of the piston guide ring 182 is slightly larger than the inside diameter of the coil of the electromagnet 22G. On its end facing the magnet housing 37G, the piston guide ring has a flat, cylindrical depression 188, the diameter of which corresponds to the outer diameter of the coil of the electromagnet 22G. An annular armature 190 is arranged on the piston 110E in the area of the interior 187 with little play to the wall thereof. The axial dimension of the anchor is chosen so that a flat annular space 191 remains between its end face facing the flange plate 39G and the end face of the extension 183 and the bottom of the depression 185. The armature 190 protrudes with its one end face into the depression 188 and there has a shallow recess 192 in the form of a truncated cone, so that axial flow forces on the piston are compensated for when the pressure medium flows.
Am Außenumfang des Ankers sind drei Ringnuten 194 - 196 ausgebildet, deren Abstand etwa dem maximalen Hub des Ankers entspricht. Die Nut¬ breite und die Nuttiefe entsprechen etwa dem doppelten Nutabstand. In der Wandung des Innenraums 187 sind ebenfalls drei Ringnuten 194' - 196' angeordnet, deren Abmessungen denen der Ringnuten 194 - 196 entsprechen. Die Ringnuten 194 - 196 und 194' - 196' liegen sich bündig gegenüber, wenn der Kolben 110E an der Flanschplatte 39G anliegt.On the outer circumference of the armature, three annular grooves 194-196 are formed, the spacing of which corresponds approximately to the maximum stroke of the armature. The groove width and the groove depth correspond approximately to twice the groove spacing. Three ring grooves 194 '- 196' are also arranged in the wall of the interior 187, the dimensions of which correspond to those of the ring grooves 194 - 196. The ring grooves 194 - 196 and 194 '- 196' are flush with each other when the piston 110E abuts the flange plate 39G.
Durch die Kolbenführungsscheibe 38G, d. h. durch die Kolbenführungs- ringe 180 - 182 verläuft eine Bohrung 198, die der Bohrung 126 ent¬ spricht und die Einsenkung 188 sowie den Ringraum 178 mit der Boh¬ rung 126' in der Flanschplatte verbindet.Through the piston guide plate 38G, i.e. H. A bore 198 runs through the piston guide rings 180-182, which corresponds to the bore 126 and connects the depression 188 and the annular space 178 with the bore 126 'in the flange plate.
Durch die Formgebung des Ankers 190 und des Kolbenführungsringes 182 wird der Magnetkraftverlauf in Abhängigkeit vom Ankerhub beeinflußt. Bei Anliegen des Kolbens an der Flanschplatte 39G (Ruhelage) ist der radiale Magnetflußquerschnitt am Außenumfang des Ankers sehr viel größer als der Magnetflußquerschnitt am Arbeitsluftspalt. Bei An¬ näherung des Ankers bzw. des Kolbens an das Magnetgehause verringert sich die magnetische Spannung am Arbeitslufspalt zwischen Magnetge¬ hause und Anker durch die sich verkleinernde Uberdeckungslänge zwischen Anker und Kolbenführungsring 182. Die Magnetkraftkennlinien in Abhängigkeit von Kolbenhub und Erregerstrom durch die Spule des Elektromagneten lassen sich maßgeblich durch die Anzahl und Größe der Nuten, den Außendurchmesser des Ankers und den Restluftspalt zwischen Anker und Magnetgeh use beeinflussen. Damit können konstante Magnetkräfte oder konstante Magnetkraftanstiege bei An¬ näherung des Ankers an das Magnetgeh use erreicht werden. Vorzugsweise soll der Magnetkraftanstieg etwa dem Federkraftanstieg über dem Kolbenhub entsprechen.The shape of the armature 190 and the piston guide ring 182 influences the course of the magnetic force as a function of the armature stroke. When the piston bears against the flange plate 39G (rest position), the radial magnetic flux cross section on the outer circumference of the armature is very much larger than the magnetic flux cross section on the working air gap. When the armature or the piston approaches the magnet housing, the magnetic voltage at the working air gap between the magnet housing and armature is reduced by the decreasing covering length between armature and piston guide ring 182. The magnetic force characteristics Depending on the piston stroke and excitation current through the coil of the electromagnet, the number and size of the slots, the outside diameter of the armature and the residual air gap between the armature and the magnet housing can be significantly influenced. Constant magnetic forces or constant increases in magnetic force can thus be achieved when the armature approaches the magnet housing. The increase in magnetic force should preferably correspond approximately to the increase in spring force over the piston stroke.
Die Auslegung des Elektromagneten und der Druckfeder ist beispiels¬ weise so gewählt, daß die Federkraft und die Magnetkraft ausgegli¬ chen sind, wenn durch den Elektromagneten ein Strom fließt, der etwa 40 % des Nennstroms entspricht. Damit hat man bei höheren oder nied¬ rigeren Strömen einen konstanten Überschuß der Magnetkraft bzw. der Kraft durch die Feder auf den Kolben unabhängig vom Hub, was vorteilhaft für die Steuerung bzw. Regelung der Drücke ist. Durch den unmagnetischen Kolbenführungsring 181 wird ein unerwünschter Magnetflußübertritt in den Kolben verhindert.The design of the electromagnet and the compression spring is chosen, for example, so that the spring force and the magnetic force are balanced when a current flows through the electromagnet which corresponds to approximately 40% of the nominal current. This means that at higher or lower currents there is a constant excess of the magnetic force or the force exerted by the spring on the piston regardless of the stroke, which is advantageous for the control or regulation of the pressures. The non-magnetic piston guide ring 181 prevents unwanted magnetic flux from entering the piston.
Bei Bewegung des Kolbens ergibt sich eine Volumenänderung im Ring¬ raum 191. Da Druckmittel nur über die Spalte zwischen dem Kolben und dem Kolbenführungsring 180 sowie dessen Fortsatz 183 und zwischen Anker und Kolbenführungsring 182 verdrängt werden kann, ergibt sich eine sehr gute hydraulische Dämpfung des Kolbens. Kurzzeitige Druck¬ unterschiede an den Kolbenstirnseiten wirken sich somit nicht stark auf den Kolben aus.When the piston moves, there is a change in volume in the annular space 191. Since pressure medium can only be displaced via the gaps between the piston and the piston guide ring 180 and its extension 183 and between the armature and the piston guide ring 182, there is very good hydraulic damping of the piston . Short-term pressure differences on the piston end faces therefore do not have a major effect on the piston.
Durch die oszillierende Bewegung des Kolbens wird Druckmittel aus dem Ringraum 188 in den Ringraum 191 hin- und hergepumpt. Dadurch kann der Spalt zwischen Anker und Kolbenführungsring 184 ver¬ schmutzen. Über den Kolbenführuπgsspalt zwischen Kolben und Kolbenführungsring 180 samt Fortsatz 183 fließt ein reinigender, weil durch den engen Spalt gefilterter, Druckmediumstrom über den Ringraum 191 durch den Spalt zwischen Anker und Kolbenführungsring 184. Wird in der elektrischen/elektronischen Schaltung zur Steuerung des Elektromagneten ein RC-Glied parallel zur Spule des Elektromagneten geschaltet, wirkt auf diese beim Abschalten ein abklingend oszillie¬ render Wechselstrom, der alle magnetflußführenden Bauteile entmagne¬ tisiert. Dadurch werden magnetische Verunreinigungen nicht mehr an¬ gezogen und können durch das Druckmittel aus dem Ventil gespült werden.Due to the oscillating movement of the piston, pressure medium is pumped back and forth from the annular space 188 into the annular space 191. This can contaminate the gap between the armature and piston guide ring 184. Via the piston guide gap between the piston and the piston guide ring 180 together with the extension 183, a cleaning fluid flow, which is filtered through the narrow gap, flows through the annular space 191 through the gap between the armature and the piston guide ring 184. If an RC element is connected in parallel to the coil of the electromagnet in the electrical / electronic circuit for controlling the electromagnet, a decaying, alternating alternating current acts on it when it is switched off, which demagnetizes all components carrying magnetic flux. As a result, magnetic impurities are no longer attracted and can be flushed out of the valve by the pressure medium.
In beiden Endlagen des Kolbens 110E ist es möglich, durch entspre¬ chende Ansteuerung des Proportionalmagneten den Betriebsdruck und damit die Verstellgeschwindigkeit des Differentialkolbens 12 einzu¬ stellen. Wird die maximal zulässige Verstellgeschwindigkeit in das Regelkonzept der Regel-/Steuerelektronik einbezogen, können damit toleranzbedingte Streuungen des Betriebsdruckes oder der Strömungs¬ querschnitte ausgeglichen werden. Das bietet den Vorteil, daß die Bauteiltoleranzen größer sein können. Damit können die Fertigungs¬ kosten erheblich verringert werden.In both end positions of the piston 110E it is possible to set the operating pressure and thus the adjustment speed of the differential piston 12 by correspondingly controlling the proportional magnet. If the maximum permissible adjustment speed is included in the control concept of the control electronics, tolerance-related variations in the operating pressure or the flow cross sections can be compensated. This has the advantage that the component tolerances can be larger. The manufacturing costs can thus be reduced considerably.
Einen weiteren Vorteil stellt die Möglichkeit der Betriebsdruck¬ anpassung an die Drehzahl dar. Wird die hydraulische Stelleinrich¬ tung z. B. zur Verstellung der Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges relativ zu dessen Kurbelwelle genutzt, sinkt mit steigender Drehzahl das Antriebsmoment der Nockenwelle und damit die erforderliche Stellkraft. Durch die Einbeziehung der maximal zulässigen Verstell¬ geschwindigkeit kann automatisch eine Druckanpassung bzw. eine Ab¬ senkung der Leistungsaufnahme der Stelleinrichtung erreicht werden.A further advantage is the possibility of adapting the operating pressure to the speed of rotation. B. used to adjust the camshaft of a motor vehicle relative to its crankshaft, the drive torque of the camshaft decreases with increasing speed and thus the required actuating force. By including the maximum permissible adjustment speed, a pressure adjustment or a reduction in the power consumption of the actuating device can be achieved automatically.
In ein derartiges Regelkonzept ist z. B. zusätzlich zur Regelgröße Stellkolbenweg S die Differenz zwischen maximaler Verstell- geschwindigkeit und Ist-Verstellgeschwindigkeit als Vergleichsgröße einzubeziehen. Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung eines Regelkonzeptes ist da Einbeziehen der Regelparameter in ein Kennfeld. Regelgrößen bzw. Regelparameter können z. B. sein: Wellendrehzahl, Stellweg, Stell¬ geschwindigkeit, Oltemperatur. Damit können beispielsweise bei Über¬ schreiten der maximal zulässigen Verstellgeschwindigkeit die Regel¬ parameter adaptiv verändert werden.In such a control concept, e.g. For example, in addition to the control variable control piston travel S, the difference between the maximum adjustment speed and the actual adjustment speed can be included as a comparison variable. Another option for developing a control concept is to include the control parameters in a map. Control variables or control parameters can e.g. B. be: shaft speed, travel, Stell¬ speed, oil temperature. The control parameters can thus be adaptively changed, for example, when the maximum permissible adjustment speed is exceeded.
Auch die Ruhelage des Differentialkolbens kann durch Vergleich des Soll-Verstellweges in Bezug auf den Ist-Verstellweg durch Einregeln des entsprechenden Druckniveaus eingehalten werden. Die Ausbildung des Steuerventils als Druckhalteventil ermöglicht das Aufrechterhal¬ ten des dazu nötigen Druckes von z. B. 20 bar. Die Erfassung der Regelgrößen Verstellweg, Verstellgeschwindigkeit kann entweder direkt über Wegaufnehmer am Differentialkolben oder indirekt über Winkelgeber an Kurbel- und Nockenwelle erfolgen. The rest position of the differential piston can also be maintained by comparing the target displacement with respect to the actual displacement by adjusting the corresponding pressure level. The design of the control valve as a pressure-maintaining valve enables the pressure required for this to be maintained, for example. B. 20 bar. The control variables adjustment path and adjustment speed can be recorded either directly via displacement sensors on the differential piston or indirectly via angle sensors on the crankshaft and camshaft.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Hydraulische Stelleinrichtung mit einem Differentialkolben (12), dessen Ringfläche stets von Druckmittel beaufschlagt ist, während der Druck im Druckraum (18) an seiner großen Kolbenfläche durch ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil (20; 20A - 20G) verän¬ derbar ist, dessen Ventilkörper (24; 66; 110; 110E) in Mittel¬ stellung negative Überdeckung aufweist, wobei sich in den Druck¬ räumen (18 und 13) durch teilweises Abströmen von Druckmittel ein Teildruck einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquer¬ schnitt des Steuerventils (20; 22A - 22G) durch entsprechende An- steuerung des Elektromagneten (22; 22A - 22G) stetig oder unstetig in Abhängigkeit bestimmter Kriterien derart veränderbar ist, daß der Teildruck in den Druckräumen (18 und 13) annähernd konstant bleibt.1. Hydraulic actuating device with a differential piston (12), the annular surface of which is always acted upon by pressure medium, while the pressure in the pressure chamber (18) on its large piston surface can be changed by an electromagnetically actuated control valve (20; 20A - 20G), the valve body of which (24; 66; 110; 110E) has a negative overlap in the middle position, a partial pressure being established in the pressure chambers (18 and 13) due to the partial flow of pressure medium, characterized in that the flow cross section of the control valve (20th ; 22A - 22G) can be changed continuously or discontinuously depending on certain criteria by appropriate control of the electromagnet (22; 22A - 22G) in such a way that the partial pressure in the pressure chambers (18 and 13) remains approximately constant.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Steuerventils (20; 20A - 20G) vom Ver- braucheranschluß (A) zum Rücklaufanschluß (R) mit der Pumpendrehzahl vergrößert wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the flow cross section of the control valve (20; 20A - 20G) from the consumer connection (A) to the return connection (R) is increased with the pump speed.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet durch eine Elektronik angesteuert wird, die bei Abweichungen von Soll- und Istwert der Stellung des Differential¬ kolbens aktiviert wird. 3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the electromagnet is controlled by electronics which is activated in the event of deviations from the target and actual value of the position of the differential piston.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß. der Ventilkörper ein Steuerschieber (24) ist.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that. the valve body is a control slide (24).
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper ein Sitzventilk rper (66, 110, 110E) ist.5. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the valve body is a Sitzventilk body (66, 110, 110E).
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (16) von einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Fahrzeugs angetrieben ist, und der Verbraucher eine vom Differentialkolben betätigte Einrichtung zur stetigen Verstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle ist.6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the pump (16) is driven by an internal combustion engine, in particular a vehicle, and the consumer is a device actuated by the differential piston for continuous adjustment of the camshaft relative to the crankshaft.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil ein Gehäuse (35) aufweist, in das hintereinander ein Magnetgehause (37 - 37G), eine Kolbenführungsscheibe (38 - 38G) und eine Flanschplatte (39 - 39G) eingesetzt sind.7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that the control valve has a housing (35), in the one behind the other a magnetic housing (37 - 37G), a piston guide plate (38 - 38G) and a flange plate (39 - 39G) are used .
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzventilkörper als Kolben (66, 110, 110E) ausgebildet ist, de in einer Bohrung (60; 108; 186) in der Kolbenführungsscheibe geführ ist und daß der Kolben Druckmittelkanäle (70, 71, 73; 113) aufweist8. Device according to claim 1 to 7, characterized in that the seat valve body is designed as a piston (66, 110, 110E), de in a bore (60; 108; 186) is guided in the piston guide disc and that the piston pressure medium channels (70 , 71, 73; 113)
9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (66; 110; 110E) mit zwei Ventilsitzen zusammenwirkt.9. Device according to claim 1 to 8, characterized in that the piston (66; 110; 110E) cooperates with two valve seats.
10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Ventilsitzen zusammenwirkenden Stirnseiten des Kolbens als Ringschneiden (67, 74; 114, 115) ausgebildet sind.10. The device according to claim 1 to 9, characterized in that the end faces of the piston cooperating with the valve seats are designed as ring cutting (67, 74; 114, 115).
11. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskräfte auf den Kolben durch Ausgleichselemente (117, 118, 128, 129', 192) verringert sind. 11. The device according to claim 1 to 10, characterized in that the flow forces on the piston are reduced by compensating elements (117, 118, 128, 129 ', 192).
12. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben gleichzeitig als Anker des Elektromagneten wirkt und daß die Druckkräfte auf den Kolben ausgeglichen sind.12. The device according to claim 1 to 11, characterized in that the piston simultaneously acts as an armature of the electromagnet and that the compressive forces on the piston are balanced.
13. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben ein tellerförmiger Flachanker (119; 119F) befestigt ist.13. The device according to claim 1 to 11, characterized in that a plate-shaped flat anchor (119; 119F) is attached to the piston.
14. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben ein ringförmiger Anker (190) befestigt ist.14. Device according to claim 1 to 11, characterized in that an annular armature (190) is attached to the piston.
15. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenführungsscheibe aus mindestens zwei Kolbenführungsringen (180 - 182) besteht.15. The device according to claim 1 to 14, characterized in that the piston guide disc consists of at least two piston guide rings (180 - 182).
16. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Ankers (190) und in der Kolbenführungsscheibe sich gegenüberliegende Ringnuten (194 - 196; 194' - 196') ausgebil¬ det sind.16. The device according to claim 1 to 15, characterized in that on the outer circumference of the armature (190) and in the piston guide disc opposite annular grooves (194 - 196; 194 '- 196') are ausgebil¬ det.
17. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kolben eine zweite Druckfeder (143) einwirkt, die nach Über¬ schreiten eines vorbestimmten Betätigungsweges zusätzlich zur ersten Feder (23A - 23G) auf den Kolben einwirkt.17. The device according to claim 1 to 16, characterized in that a second compression spring (143) acts on the piston, which acts on the piston after exceeding a predetermined actuation path in addition to the first spring (23A - 23G).
18. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des Kolbens unterschiedliche Durchmesser aufweisen.18. Device according to claim 1 to 17, characterized in that the end faces of the piston have different diameters.
19. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet ein Proportionalmagnet (22F, 22G) ist.19. The device according to claim 1 to 18, characterized in that the electromagnet is a proportional magnet (22F, 22G).
20. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkraftanstieg über den Kolbenhub dem Anstieg der Kraft durch die Feder über den Kolbenhub entspricht. 20. Device according to claim 1 to 19, characterized in that the increase in magnetic force over the piston stroke corresponds to the increase in force by the spring over the piston stroke.
21. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektromagneten regelnde Elektronik die Differenz zwischen Verstellgeschwindigkeit des Differentialkolbens und einer maximal zulässigen Verstellgeschwindigkeit als Regelparameter einbezieht.21. The device according to claim 1 to 20, characterized in that the electronics regulating the electromagnet includes the difference between the adjustment speed of the differential piston and a maximum allowable adjustment speed as a control parameter.
22. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektromagneten regelnde Elektronik auf Regelparameter zu¬ greift, die die Form eines Kennfeldes haben.22. Device according to claim 1 to 21, characterized in that the electronics regulating the electromagnet accesses control parameters which have the shape of a characteristic diagram.
23. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Elektromagneten regelnden Elektronik ein RC-Glied parallel zur Spule des Elektromagneten geschaltet ist. 23. The device according to claim 1 to 22, characterized in that in the electronics regulating the electromagnet, an RC element is connected in parallel to the coil of the electromagnet.
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