EP2308063A1 - Elektromagnetische stelleinheit eines hydraulischen wegeventils - Google Patents

Elektromagnetische stelleinheit eines hydraulischen wegeventils

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EP2308063A1
EP2308063A1 EP09780129A EP09780129A EP2308063A1 EP 2308063 A1 EP2308063 A1 EP 2308063A1 EP 09780129 A EP09780129 A EP 09780129A EP 09780129 A EP09780129 A EP 09780129A EP 2308063 A1 EP2308063 A1 EP 2308063A1
Authority
EP
European Patent Office
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armature
electromagnetic actuator
magnetic yoke
sliding bearing
yoke
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09780129A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Hoppe
Markus Kinscher
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2308063A1 publication Critical patent/EP2308063A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01F2007/163—Armatures entering the winding with axial bearing

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator of a hydraulic directional control valve, comprising an armature, a first and a second yoke, wherein the first and the second yoke at least partially define an armature space, wherein the armature is arranged axially displaceable in the armature space and wherein the first and second magnetic yoke facing in the axial direction of the armature.
  • Such directional control valves are used, for example, in internal combustion engines, for example, to control switchable cam followers, for example switchable bucket tappets, roller tappets or drag levers, or of hydraulic camshaft adjusters.
  • the directional control valves consist of an electromagnetic actuator and a valve section.
  • the valve section represents the hydraulic section of the directional control valve, wherein at least one inlet connection, at least one working connection and a tank connection are formed on the latter.
  • the electromagnetic actuator unit certain connections of the valve section can be hydraulically connected to one another and thus the pressure medium flows can be directed.
  • Such directional control valves may be integrally formed, wherein the electromagnetic actuator is fixedly connected to the valve portion.
  • the directional control valve is positioned in a receptacle formed, for example, on a cylinder head or a cylinder head cover, and connected via pressure medium lines to the pressure chambers of the camshaft adjuster.
  • the electromagnetic actuator and the valve portion are designed as separate components. It is, for example, conceivable to arrange the valve portion within a receptacle which is formed on an inner rotor, a camshaft or an extension of the camshaft. The valve portion is arranged coaxially with the camshaft and the inner rotor in this case and rotates together with these about the common axis of rotation.
  • the electromagnetic actuator In the axial direction to the valve portion, the electromagnetic actuator is arranged, which is fixedly fixed, for example, to a chain case or the like.
  • the electromagnetic actuator controls the axial position of a push rod, which in turn controls the axial position of a control piston of the valve portion.
  • a directional control valve for controlling a camshaft adjuster, this is normally designed as a 4/3 or 4/2 proportional directional control valve.
  • a proportional valve is known for example from DE 10 2005 048 732 A1.
  • the electromagnetic actuator in this case consists of a first and a second magnetic yoke, a coil, a housing, an armature and a connection element which receives an electrical plug connection, which serves to supply power to the coil.
  • the coil, the first and the second magnetic yoke are arranged coaxially within the housing of the electromagnetic actuator.
  • the first and the second magnetic yoke form an armature space.
  • an axially displaceable armature is arranged, on which a push rod is fixed, which engages through an opening of the second magnetic yoke and is supported in this opening in the radial direction.
  • the armature, the housing, the first and the second magnetic yoke form a flux path for the magnetic flux lines, which are caused by energizing the coil.
  • the valve section consists of a valve housing and a control piston arranged axially displaceable therein.
  • the valve housing is disposed within an inner rotor of a camshaft adjuster.
  • On the interior Tor is arranged rotatably to this outer rotor mounted, which is in the illustrated embodiment by means of a chain drive in drive connection with a crankshaft.
  • valve housing On the outer lateral surface of the valve housing several Druckschan- conclusions are formed, which serve as inlet, outlet port and working connections.
  • the working connections communicate with counteracting pressure chambers formed within the camshaft adjuster.
  • a control piston In the interior of the valve housing, a control piston is arranged axially displaceable, wherein the outer diameter of the control piston is adapted to the inner diameter of the valve housing.
  • annular grooves On the outer circumferential surface of the control piston annular grooves are formed, via which adjacent pressure medium connections can be connected to each other.
  • the armature By energizing the coil, the armature is urged in the direction of the valve portion, wherein this movement is transmitted by means of an anchor rod attached to the control piston. This is now moved in the axial direction against a spring supported on the valve housing, whereby the pressure medium flow is controlled from the inlet port to one of the working ports and from the other working port to the drain port.
  • the pressure chambers of the camshaft adjuster pressure medium to be supplied or discharged therefrom, whereby the phase angle of the camshaft can be varied to form a crankshaft.
  • the first and the second magnetic yoke are separated in the axial direction by an air gap.
  • a pot-shaped armature guide sleeve is arranged, in which the armature is mounted.
  • the armature guide sleeve abuts against an inner circumferential surface of the first magnetic yoke, wherein the second magnetic yoke is inserted into the armature guide sleeve.
  • a disadvantage of this embodiment is that between the armature and the second magnetic yoke, due to the armature guide sleeve, a relatively large distance is present.
  • the transfer of the magnetic field lines from the armature to the first magnetic yoke is disturbed, resulting in a reduction of the force on the armature. Consequently, the coil must be designed for higher currents in order to achieve the required performance of the actuator, resulting in higher leads to higher production costs. Furthermore, during operation, higher currents flow in the coil, which leads to a higher heat development.
  • DE 10 2006 027 349 A1 shows a further embodiment of an electromagnetic actuating unit.
  • the armature is mounted on a pin, which is attached on the one hand to the first magnetic yoke and engages in the axial direction in a bore of the armature. This leads to an increase in the number of components and the tolerance chain between the components.
  • the invention is therefore based on the object to avoid these disadvantages and thus to provide an electromagnetic actuator, the performance should be improved.
  • the object is achieved in that on an outer circumferential surface of the armature or an inner circumferential surface of the first and the second magnetic yoke a voltage applied to the armature bearing for supporting the armature is arranged on the magnetic yoke, wherein the sliding bearing at each position of the armature relative to the Magnetic yoke is arranged outside the region in which opposite ends of the first magnetic yoke and the second magnetic yoke.
  • the electromagnetic actuating unit of a hydraulic directional valve has a magnetic circuit which comprises at least one armature, a first and a second magnetic yoke.
  • the first magnetic yoke is arranged axially offset from the second magnetic yoke. In this case, an air gap between opposite ends of these two components can be provided.
  • the first and the second magnetic yoke surround an armature space at least partially. In the armature space, the armature is displaceably arranged in the axial direction.
  • the armature, the first and second yoke form a magnetic circuit, which is completed by additional components, such as a housing of the actuator.
  • the actuator takes on a coil. By energizing the Coil acts on the armature by a force urging it into the region in which the ends of the first and second yoke face each other.
  • a slide bearing is provided in order to store the armature in the armature space with low friction.
  • the slide bearing may be attached to the anchor. In this case, the slide bearing is stationary on the anchor.
  • the sliding bearing is attached to the first or second magnetic yoke.
  • the sliding bearing is arranged such that the sliding bearing rests in any position of the armature within the armature space on the armature. The friction bearing between the armature and the yoke is lowered by the sliding bearing and thus significantly reduces the hysteresis of the characteristic of the electromagnetic actuator.
  • the slide bearing is attached to the armature, then it is advantageously arranged such that this does not occur in any position of the armature in the armature space in the area in which the two ends of the first and second magnetic yoke facing each other, in particular that it is not the area of Air gap covered.
  • the advantage of this arrangement is that the force generated by the magnetic field of the coil is not weakened on the armature.
  • the magnetic field occurs in the region in which the ends of the first and second magnetic yoke facing each other from the first magnetic yoke in the armature and on in the second magnetic yoke.
  • the radial distances between the armature and the first and second magnetic yoke can be reduced to a minimum.
  • no further component between armature and yoke is provided at the transfer points.
  • the flow line passage can thus be made optimally, resulting in an optimal implementation of the magnetic field in a force on the armature.
  • the maximum required current drops, with the same power development.
  • a first recess to be provided on the outer circumferential surface of the armature or of the inner lateral surface of the first or the second magnetic yoke, in which the sliding bearing is arranged.
  • the first recess may be formed as circumferential groove in the circumferential direction.
  • its outer circumferential surface may be provided with an annular groove on an axial end face of the armature.
  • the slide bearing can be postponed with minimal projection or otherwise attached.
  • a second recess is provided, which faces the first recess in the radial direction.
  • the sliding bearing arranged in the first recess also engages in the second recess.
  • the plain bearing may be formed, for example, annular or segmented.
  • the plain bearing can be provided with a stop which the
  • Movement of the anchor limited in one direction.
  • a travel limitation of the armature can be realized. It can be provided that the stop only partially covers the surface of the armature perpendicular to its direction of movement. Thus, it is prevented that the anchor comes to rest flat against one end of the armature space. This prevents the anchor from adhering to the surface, which has a positive effect on the hysteresis of the characteristic and reduces the force required.
  • the plain bearing can be attached, for example, force, shape or cohesively to the armature or the magnetic yoke.
  • the sliding bearing may be fixed to the armature or the magnetic yoke by means of a press fit, an adhesive or solder joint.
  • the sliding bearing is caulked with the armature or the yoke or is sprayed onto the armature or the magnetic yoke.
  • the plain bearing can be made as a separate component and subsequently connected to the respective component, or be sprayed directly onto this.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the electromagnetic actuator of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a representation of a second embodiment of an electromagnetic setting unit analogous to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows an armature of a third embodiment of an actuating unit according to the invention in longitudinal section
  • Figures 1 and 2 show a first embodiment according to the invention an electromagnetic actuator 1 in longitudinal section.
  • the electromagnetic actuator 1 has a bobbin 2 and an integrally formed with this Detes connection element 3.
  • the bobbin 2 carries a coil 4 consisting of several turns of a suitable wire and is at least partially surrounded by a reversion 5 of non-magnetizable material.
  • a first magnetic yoke 6 is arranged, which in the illustrated embodiment has a disk-like and a sleeve-like portion 6a, 6b.
  • the sleeve-like portion 6b engages in a cavity radially within the encapsulation 5 of the coil 4, wherein the outer diameter of the inner diameter of the encapsulation 5 is adjusted.
  • the disk-like section 6a abuts the encapsulation 5 in the axial direction and thus determines the axial position of the first magnetic yoke 6.
  • the bobbin 2 is further arranged in a cup-shaped housing 7, in the bottom of a receiving opening 8 is provided.
  • a second magnetic yoke 9 is received, which projects into the extrusion coating 5 in the axial direction.
  • the open ends 10 of the first and second magnetic yoke 6, 9 are axially opposite one another via an air gap 11.
  • the first and second magnetic yokes 6, 9 delimit an armature space 12, in which an axially displaceable armature 13 is arranged.
  • An associated with the armature 13 push rod 14 extends through an opening formed on the second yoke 9 opening 15, wherein one end of the push rod 14 in the assembled state of the actuating unit 1 rests against a control piston of the directional control valve, not shown.
  • a sliding sleeve 16 may be provided to minimize friction losses at this point.
  • the energization of the control unit 1 is regulated, whereby a magnetic field within the control unit 1 is generated.
  • the first magnetic yoke 6, the housing 7, the second magnetic yoke 9 and the armature 13 serve as a flow path, which is completed by the air gap 11 between the armature 13 and the first and second magnetic yoke 6, 9.
  • a force acts in the direction of the second magnetic yoke 9 on the armature 13, which is dependent on the amount of current supplied to the coil 4.
  • Control piston acts, the armature 13 and thus the control piston can be positioned in any position between two extreme positions.
  • an annular sliding bearing 18 is provided on the outer circumferential surface 17 of the armature 13.
  • the armature 13 has a first recess 19 in the form of an annular groove in which the sliding bearing 18 is arranged.
  • the sliding bearing 18 has only a slight projection with respect to the outer circumferential surface 17 of the armature 13 and abuts against an inner circumferential surface 20 of the first magnetic yoke 6.
  • the sliding bearing 18 is arranged in such a way that, in the case of no position of the armature 13, the latter is immersed in the region of the air gap 11 which separates the opposing ends 10 of the first and second magnetic yokes 6, 9.
  • the flux lines of the magnetic field in the region of the air gap 11 can optimally pass between the armature 13 and the magnetic yoke 6, 9, since no component is arranged between them and the radial distances are small.
  • the force acting on the armature 13 is optimized.
  • the arrangement of the sliding bearing 18 on the armature 13 no recess on the thin-walled first magnetic yoke 6 is required, which would lead to a reduction of the force due to the disturbance of the magnetic flux by the narrowing of the flow path.
  • the first mating 19 on the armature 13 hardly disturbs the magnetic flux, since this component is solid.
  • the inner circumferential surface 20 of the first magnetic yoke 6 has a recess 19 in which a sliding bearing 18 is arranged or that the sliding bearing 18 as a thin layer on the outer circumferential surface 17 of the armature 13 or the inner circumferential surface 20 of the first magnetic yoke. 6 is formed, wherein the layer is arranged such that it dips into any position of the armature 13 in the air gap 11, but always rests against the armature 13.
  • a stop sleeve 23 is provided, which is arranged in an axial bore of the armature 13.
  • the stop sleeve 23 is in the axial direction of the end face of the armature 13, not completely covering them.
  • the stop sleeve 23 limits a displacement of the armature 13 in one of the two directions of movement.
  • the stop sleeve 23 prevents the front face of the armature 13 from coming into contact flat against the first magnetic yoke 6. Thus, it is avoided that due to adhesion, a higher force is needed to move the armature 13 out of this position.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an electromagnetic setting unit 1.
  • the first magnetic yoke 6 in the region of the sliding bearing 18 has a second recess 21, also in the form of an annular groove.
  • the sliding bearing 18 is arranged in the first recess 19 and secured to the armature 13. At the same time, it engages in the second recess 21.
  • the axial length of the second recess 21 is designed such that it does not hinder the movement of the armature 13.
  • the slide bearing 18 is attached to the first magnetic yoke 6 and the second recess 21 is formed on the armature 13.
  • Figures 4 and 5 show the armature 13 of a third embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention 1.
  • the sliding bearing 18 is not annular, but formed segmented. This allows communication of the spaces axially in front of and behind the armature 13.
  • air or lubricant can be transported between the rooms and thus a pressure build-up can be avoided.
  • lubricant is easier to get to the bearings.
  • a stop 22 is integrally formed on the slide bearing 18, which assumes the function of the stop sleeve 23.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit (1) eines hydraulischen Wegeventils, mit einem Anker (13), einem ersten und einem zweiten Magnetjoch (6, 9), wobei das erste und das zweite Magnetjoch (6, 9) einen Ankerraum (12) zumindest teilweise begrenzen, wobei der Anker (13) axial verschiebbar in dem Ankerraum (12) angeordnet ist und wobei sich das erste und zweite Magnetjoch (6, 9) in axialer Richtung des Ankers (13) gegenüberstehen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Elektromagnetische Stelleinheit eines hydraulischen Wegeventils
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit eines hydraulischen Wegeventils, mit einem Anker, einem ersten und einem zweiten Magnetjoch, wobei das erste und das zweite Magnetjoch einen Ankerraum zumindest teilweise begrenzen, wobei der Anker axial verschiebbar in dem Ankerraum angeordnet ist und wobei sich das erste und zweite Magnetjoch in axialer Richtung des Ankers gegenüberstehen.
Derartige Wegeventile werden beispielsweise in Brennkraftmaschinen beispielsweise zur Ansteuerung von schaltbaren Nockenfolgern, beispielsweise schaltbaren Tassenstößeln, Rollenstößeln oder Schlepphebeln, oder von hydraulischen Nockenwellenverstellern verwendet. Die Wegeventile bestehen aus einer elektromagnetischen Stelleinheit und einem Ventilabschnitt. Der Ventilabschnitt stellt den hydraulischen Abschnitt des Wegeventils dar, wobei an diesem zumindest ein Zulaufanschluss, mindestens ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet sind. Mittels der elektromagnetischen Stelleinheit können bestimmte Anschlüsse des Ventilabschnitts hydraulisch miteinan- der verbunden und somit die Druckmittelströme gelenkt werden.
Derartige Wegeventile können einteilig ausgebildet sein, wobei die elektromagnetische Stelleinheit ortsfest mit dem Ventilabschnitt verbunden ist. In diesen Fällen ist das Wegeventil in einer, beispielsweise an einem Zylinderkopf oder einem Zylinderkopfdeckel ausgebildeten, Aufnahme positioniert und über Druckmittelleitungen mit den Druckkammern des Nockenwellenverstellers verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform sind die elektromagnetische Stelleinheit und der Ventilabschnitt als separate Bauteile ausgeführt. Dabei ist es beispielswei- se denkbar, den Ventilabschnitt innerhalb einer Aufnahme anzuordnen, die an einem Innenrotor, einer Nockenwelle oder einer Verlängerung der Nockenwelle ausgebildet ist. Der Ventilabschnitt ist in diesem Fall koaxial zu der Nockenwelle und dem Innenrotor angeordnet und rotiert gemeinsam mit diesen um die gemeinsame Rotationsachse.
In axialer Richtung zu dem Ventilabschnitt ist die elektromagnetische Stelleinheit angeordnet, wobei diese ortsfest beispielsweise an einem Kettenkasten oder ähnlichem befestigt ist. Die elektromagnetische Stelleinheit kontrolliert die axiale Position einer Stößelstange, die wiederum die axiale Position eines Steuerkolbens des Ventilabschnitts kontrolliert.
Für den Einsatz eines Wegeventils zur Steuerung eines Nockenwellenvers- tellers ist dieses im Normalfall als 4/3- oder 4/2-Proportionalwegeventil ausgebildet. Ein derartiges Proportionalventil ist beispielsweise aus der DE 10 2005 048 732 A1 bekannt. Die elektromagnetische Stelleinheit besteht in diesem Fall aus einem ersten und einem zweiten Magnetjoch, einer Spule, einem Gehäuse, einem Anker und einem Anschlusselement, welches eine elektrische Steckverbindung aufnimmt, die zur Stromversorgung der Spule dient.
Die Spule, das erste und das zweite Magnetjoch sind innerhalb des Gehäuses der elektromagnetischen Stelleinheit koaxial zueinander angeordnet. Das erste und das zweite Magnetjoch bilden einen Ankerraum aus. Innerhalb des Ankerraums ist ein in axialer Richtung verschiebbarer Anker angeordnet, an dem eine Stößelstange befestigt ist, die durch eine Öffnung des zweiten Magnetjochs greift und in dieser Öffnung in radialer Richtung unterstützt wird. Der Anker, das Gehäuse, das erste und das zweite Magnetjoch bilden einen Flusspfad für die magnetischen Flusslinien, welche durch Bestromen der Spule hervorgerufen werden.
Der Ventilabschnitt besteht aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial verschiebbar angeordneten Steuerkolben. Das Ventilgehäuse ist innerhalb eines Innenrotors eines Nockenwellenverstellers angeordnet. Auf dem Innenro- tor ist ein drehbar zu diesem gelagerter Außenrotor angeordnet, der in der dargestellten Ausführungsform mittels eines Kettentriebes in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle steht.
An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses sind mehrere Druckmittelan- Schlüsse ausgebildet, die als Zu-, Ablaufanschluss und Arbeitsanschlüsse dienen. Die Arbeitsanschlüsse kommunizieren mit innerhalb des Nockenwellen- verstellers ausgebildeten, gegeneinander wirkenden Druckkammern. Im Inneren des Ventilgehäuses ist ein Steuerkolben axial verschiebbar angeordnet, wobei der Außendurchmesser des Steuerkolbens dem Innendurchmes- ser des Ventilgehäuses angepasst ist. An der Außenmantelfläche des Steuerkolbens sind Ringnuten ausgebildet, über welche benachbarte Druckmittelanschlüsse miteinander verbunden werden können.
Durch Bestromen der Spule wird der Anker in Richtung des Ventilabschnitts gedrängt, wobei diese Bewegung mittels einer am Anker angebrachten Stößelstange auf den Steuerkolben übertragen wird. Dieser wird nun gegen eine sich am Ventilgehäuse abstützende Feder in axialer Richtung bewegt, wodurch der Druckmittelstrom von dem Zulaufanschluss zu einem der Arbeitsanschlüsse und von dem anderen Arbeitsanschluss zum Ablaufanschluss gesteuert wird. Dadurch wird den Druckkammern des Nockenwellenverstellers Druckmittel zu- bzw. aus diesen abgeführt, wodurch die Phasenlage der Nockenwelle zu einer Kurbelwelle variiert werden kann.
Das erste und das zweite Magnetjoch stehen sich in axialer Richtung durch einen Luftspalt getrennt gegenüber. Innerhalb des ersten Magnetjochs ist eine topfförmige Ankerführungshülse angeordnet, in der der Anker gelagert ist. Die Ankerführungshülse liegt an einer Innenmantelfläche des ersten Magnetjochs an, wobei das zweite Magnetjoch in die Ankerführungshülse eingesteckt ist. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass zwischen dem Anker und dem zweiten Magnetjoch, bedingt durch die Ankerführungshülse, ein relativ großer Abstand vorliegt. Somit wird der Übertritt der magnetischen Feldlinien von dem Anker zu dem ersten Magnetjoch gestört, was zu einer Verminderung der Kraft auf den Anker führt. Folglich muss die Spule für höhere Ströme ausgelegt werden, um die geforderte Performance der Stelleinheit zu erreichen, was zu hö- heren Herstellungskosten führt. Des Weiteren fließen während des Betriebs höhere Ströme in der Spule, was zu einer höheren Wärmeentwicklung führt.
Die DE 10 2006 027 349 A1 zeigt eine weitere Ausführungsform einer elektro- magnetischen Stelleinheit. In dieser Ausführungsform ist der Anker auf einem Zapfen gelagert, der einerseits an dem ersten Magnetjoch befestigt ist und in axialer Richtung in eine Bohrung des Ankers eingreift. Dies führt zu einer Erhöhung der Bauteileanzahl und der Toleranzkette zwischen den Bauteilen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine elektromagnetische Stelleinheit zu schaffen, wobei deren Performance verbessert werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an einer Außenmantelfläche des Ankers oder einer Innenmantelfläche des ersten bzw. des zweiten Magnetjochs ein an dem Anker anliegendes Gleitlager zur Lagerung des Ankers an dem Magnetjoch angeordnet ist, wobei das Gleitlager bei jeder Stellung des Ankers relativ zu dem Magnetjoch außerhalb des Bereichs angeordnet ist, in dem sich Enden des ersten Magnetjochs und des zweiten Magnetjochs gegenüberstehen.
Die elektromagnetische Stelleinheit eines hydraulischen Wegeventils weist einen Magnetkreis auf, der zumindest einen Anker, ein erstes und ein zweites Magnetjoch umfasst. Das erste Magnetjoch ist axial versetzt zu dem zweiten Magnetjoch angeordnet. Dabei kann ein Luftspalt zwischen sich gegenüberstehenden Enden dieser beiden Bauteilen vorgesehen sein. Das erste und das zweite Magnetjoch umgreifen einen Ankerraum zumindest teilweise. In dem Ankerraum ist der Anker in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Der Anker, das erste und zweite Magnetjoch bilden einen Magnetkreis, der durch zusätzliche Bauteile, beispielsweise ein Gehäuse der Stelleinheit, komplettiert wird. Üblicherweise nimmt die Stelleinheit eine Spule auf. Durch Bestromen der Spule wirkt auf den Anker eine Kraft, die diesen in den Bereich drängt, in dem sich die Enden des ersten und zweiten Magnetjochs gegenüberstehen.
An dem Anker oder dem ersten oder zweiten Magnetjoch ist ein Gleitlager vor- gesehen um den Anker in dem Ankerraum reibungsarm zu lagern. Das Gleitlager kann an dem Anker befestigt sein. In diesem Fall liegt das Gleitlager ortsfest an dem Anker an. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen das Gleitlager an dem ersten oder zweiten Magnetjoch befestigt ist. Dabei ist das Gleitlager derart angeordnet, dass das Gleitlager in jeder Stellung des Ankers innerhalb des Ankerraums an dem Anker anliegt. Durch das Gleitlager wird die Reibung zwischen Anker und dem Magnetjoch gesenkt und somit die Hysterese der Kennlinie der elektromagnetischen Stelleinheit signifikant verringert. Ist das Gleitlager an dem Anker befestigt, so ist es vorteilhafterweise derart angeordnet, dass dieses bei keiner Stellung des Ankers in dem Ankerraum in den Bereich eintritt, in dem sich die beiden Enden des ersten und zweiten Magnetjochs gegenüberstehen, insbesondere dass es nicht den Bereich des Luftspalts überdeckt.
Ist das das Gleitlager an dem Magnetjoch befestigt, so ist es vorteilhafterweise derart angeordnet, dass dies bei jeder Stellung des Ankers dessen Lagerfunk- tion übernimmt, aber gleichzeitig in maximaler Entfernung zu dem Bereich angeordnet ist, in dem sich die Enden des ersten und des zweiten Magnetjochs gegenüberstehen.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die durch das Magnetfeld der Spule erzeugt Kraft auf den Anker nicht geschwächt wird. Das Magnetfeld tritt in dem Bereich, in dem sich die Enden des ersten und zweiten Magnetjochs gegenüberstehen von dem ersten Magnetjoch in den Anker und weiter in das zweite Magnetjoch über. Durch die Erfindung können die radialen Abstände zwischen dem Anker und dem ersten und zweiten Magnetjoch auf ein Minimum reduziert werden. Darüberhinaus ist an den Übertrittstellen kein weiteres Bau- teil zwischen Anker und Magnetjoch vorgesehen. Der Flussliniendurchtritt kann somit optimal erfolgen, was zu einer optimalen Umsetzung des Magnetfeldes in eine Kraft auf den Anker führt. Der maximal benötige Strom sinkt, bei gleicher Kraftentwicklung. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Außenman- telfläche des Ankers oder der Innenmantelfläche des ersten bzw. des zweiten Magnetjochs eine erste Aussparung vorgesehen ist, in der das Gleitlager an- geordnet ist. Dabei kann die erste Aussparung als in Umfangsrichtung umlaufende Nut ausgebildet sein. Beispielsweise kann an einer axialen Stirnseite des Ankers dessen Außenmantelfläche mit einer Ringnut versehen sein. Auf diesen so gebildeten Absatz kann das Gleitlager mit minimalem Überstand aufgeschoben oder anderweitig angebracht werden. Somit kann der radiale Abstand zwi- sehen Anker und Magnetjoch weiter reduziert und somit die auf den Anker wirkende Kraft erhöht werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass an dem Bauteil aus der Gruppe Anker oder Magnetjoch, an dem das Gleitlager nicht befestigt ist, eine zweite Aussparung vorgesehen ist, die der ersten Aussparung in radialer Richtung gegenübersteht. Das in der ersten Aussparung angeordnete Gleitlager greift auch in die zweite Aussparung ein. Somit kann der radiale Abstand zwischen Anker und Magnetjoch weiter reduziert und somit die auf den Anker wirkende Kraft erhöht werden.
Das Gleitlager kann beispielsweise ringförmig oder segmentiert ausgebildet sein.
Des Weiteren kann das Gleitlager mit einem Anschlag versehen sein, der den
Verschiebeweg des Ankers in einer Richtung begrenzt. Somit kann ohne zu- sätzliche Bauteile eine Wegbegrenzung des Ankers realisiert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Anschlag die Fläche des Ankers senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung nur teilweise überdeckt. Somit wird verhindert, dass der Anker flächig an einem Ende des Ankerraums zur Anlage kommt. Dadurch wird ein Ankleben des Ankers an der Fläche verhindert, was sich positiv auf die Hysterese der Kennlinie auswirkt und die benötigte Kraft senkt..
Das Gleitlager kann beispielsweise kraft-, form- oder stoffschlüssig an dem Anker oder dem Magnetjoch befestigt sein. Das Gleitlager kann mittels Presssitz, einer Kleb- oder Lötverbindung an dem Anker oder dem Magnetjoch befestigt sein. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen das Gleitlager mit dem Anker oder dem Magnetjoch verstemmt ist oder auf den Anker oder das Magnetjoch aufgespritzt ist. Das Gleitlager kann als separates Bauteil hergestellt sein und nachträglich mit dem jeweiligen Bauteil verbunden werden, oder direkt auf dieses aufgespritzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer elektromagnetischen Stelleinheit im Längsschnitt,
Figur 2 eine Vergrößerte Darstellung der elektromagnetischen Stelleinheit aus Figur 1 ,
Figur 3 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer elektromagnetischen Stelleinheit analog Figur 2,
Figur 4 ein Anker einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemä- ßen Stelleinheit im Längsschnitt,
Figur 5 der Anker aus Figur 4 in einer perspektivischen Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Figuren 1 und 2 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer elektromagnetischen Stelleinheit 1 im Längsschnitt. Die elektromagnetische Stelleinheit 1 weist einen Spulenkörper 2 und ein einteilig mit diesem ausgebil- detes Anschlusselement 3 auf. Der Spulenkörper 2 trägt eine aus mehreren Windungen eines geeigneten Drahtes bestehende Spule 4 und ist zumindest teilweise von einer Umsphtzung 5 aus nichtmagnetisierbarem Material umgeben. Innerhalb der Umspritzung 5 ist ein erstes Magnetjoch 6 angeordnet, das in der dargestellten Ausführungsform einen scheibenartigen und einen hülsenartigen Abschnitt 6a, 6b aufweist. Der hülsenartige Abschnitt 6b greift in einen Hohlraum radial innerhalb der Umspritzung 5 der Spule 4 ein, wobei dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Umspritzung 5 angepasst ist. Der scheibenartige Abschnitt 6a legt sich in axialer Richtung an die Umsprit- zung 5 an und bestimmt somit die axiale Position des ersten Magnetjochs 6.
Der Spulenkörper 2 ist weiterhin in einem topfförmigen Gehäuse 7 angeordnet, in dessen Boden eine Aufnahmeöffnung 8 vorgesehen ist. In der Aufnahmeöffnung 8 ist ein zweites Magnetjoch 9 aufgenommen, das in axialer Richtung in die Umspritzung 5 hinein ragt. Dabei stehen sich die offenen Enden 10 des ersten und zweiten Magnetjochs 6, 9 über einen Luftspalt 11 axial gegenüber.
Das erste und zweite Magnetjoch 6, 9 begrenzen einen Ankerraum 12, in dem ein axial verschiebbarer Anker 13 angeordnet ist. Eine mit dem Anker 13 ver- bundene Stößelstange 14 erstreckt sich durch eine am zweiten Magnetjoch 9 ausgebildete Öffnung 15, wobei ein Ende der Stößelstange 14 im montierten Zustand der Stelleinheit 1 an einem nicht dargestellten Steuerkolben des Wegeventils anliegt. Innerhalb der Öffnung 15 kann eine Gleithülse 16 vorgesehen sein, um Reibungsverluste an dieser Stelle zu minimieren.
Während des Betriebs wird die Bestromung der Stelleinheit 1 geregelt, wodurch ein Magnetfeld innerhalb der Stelleinheit 1 generiert wird. Das erste Magnetjoch 6, das Gehäuse 7, das zweite Magnetjoch 9 und der Anker 13 dienen dabei als Flusspfad, der durch den Luftspalt 11 zwischen dem Anker 13 und dem ersten und zweiten Magnetjoch 6, 9 komplettiert wird. Dabei wirkt eine Kraft in Richtung des zweiten Magnetjochs 9 auf den Anker 13, die abhängig von der Höhe der Bestromung der Spule 4 ist. Durch Ausbalancieren der magnetischen Kraft, die auf den Anker 13 wirkt, und einer Federkraft, die auf den Steuerkolben wirkt, kann der Anker 13 und damit der Steuerkolben in jeder beliebigen Stellung zwischen zwei Extremstellungen positioniert werden.
An der Außenmantelfläche 17 des Ankers 13 ist ein ringförmiges Gleitlager 18 vorgesehen. Zu diesem Zweck weist der Anker 13 eine erste Aussparung 19 in Form einer Ringnut auf, in der das Gleitlager 18 angeordnet ist. Das Gleitlager 18 weist nur einen geringen Überstand gegenüber der Außenmantelfläche 17 des Ankers 13 auf und liegt an einer Innenmantelfläche 20 des ersten Magnetjochs 6 an. Dabei ist das Gleitlager 18 derart angeordnet, dass dieses bei kei- ner Stellung des Ankers 13 zu dem ersten Magnetjoch 6 in den Bereich des Luftspalts 11 , der die sich gegenüberstehenden Enden 10 des ersten und zweiten Magnetjochs 6, 9 trennt, eintaucht. Somit können die Flusslinien des Magnetfeldes im Bereich des Luftspalts 11 optimal zwischen Anker 13 und Magnetjoch 6, 9 übertreten, da kein Bauteil zwischen ihnen angeordnet ist und die radialen Abstände gering sind. Somit wird die auf den Anker 13 wirkende Kraft optimiert. Durch die Anordnung des Gleitlagers 18 an dem Anker 13, wird keine Aussparung an dem dünnwandigen ersten Magnetjoch 6 benötigt, was zu einer Herabsetzung der Kraft auf Grund der Störung des Magnetflusses durch die Einengung des Flusspfades führen würde. Die erste Auspaarung 19 an dem Anker 13 stört den Magnetfluss kaum, da dieses Bauteil massiv ausgebildet ist.
Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen die Innenmantelfläche 20 des ersten Magnetjochs 6 eine Aussparung 19 aufweist, in der ein Gleitlager 18 angeordnet ist oder, dass das Gleitlager 18 als dünne Schicht an der Außenmantelfläche 17 des Ankers 13 oder der Innenmantelfläche 20 des ersten Magnetjochs 6 ausgebildet ist, wobei die Schicht derart angeordnet ist, dass diese bei keiner Stellung des Ankers 13 in den Luftspalt 11 eintaucht, aber immer an dem Anker 13 anliegt.
An der der Stößelstange 14 abgewandten Stirnseite des Ankers 13 ist eine Anschlaghülse 23 vorgesehen, die in einer Axialbohrung des Ankers 13 angeordnet ist. Die Anschlaghülse 23 steht in axialer Richtung aus der Stirnseite des Ankers 13 hervor, wobei sie diese nicht vollständig überdeckt. Somit begrenzt die Anschlaghülse 23 einen Verschiebeweg des Ankers 13 in einer der beiden Bewegungsrichtungen. Gleichzeitig verhindert die Anschlaghülse 23, dass die Stirnseite des Ankers 13 flächig an dem ersten Magnetjoch 6 zur An- läge kommt. Somit wird vermieden, dass aufgrund von Adhäsion eine höhere Kraft benötigt wird um den Anker 13 aus dieser Position heraus zubewegen.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer elektromagnetischen Stelleinheit 1. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist hier das erste Mag- netjoch 6 im Bereich des Gleitlagers 18 eine zweite Aussparung 21 , in dieser Ausführungsform ebenfalls in Form einer Ringnut, auf. Das Gleitlager 18 ist in der ersten Aussparung 19 angeordnet und an dem Anker 13 befestigt. Gleichzeitig greift es in die zweite Aussparung 21 ein. Dabei ist die axiale Länge der zweiten Aussparung 21 derart ausgebildet, dass diese die Bewegung des An- kers 13 nicht behindert. Durch die Ausbildung der beiden Aussparungen 19, 21 kann der radiale Abstand zwischen Anker 13 und erstem und zweiten Magnetjoch 6, 9 weiter verringert werden. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen das Gleitlager 18 an dem ersten Magnetjoch 6 befestigt und die zweite Aussparung 21 an dem Anker 13 ausgebildet ist.
Die Figuren 4 und 5 zeigen den Anker 13 einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer elektromagnetischen Stelleinheit 1. Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform ist das Gleitlager 18 nicht ringförmig, sonder segmentiert ausgebildet. Dadurch kann eine Kommunikation der Räume axial vor und hinter dem Anker 13 ermöglicht werden. Somit kann bei einer Bewegung des Anker 13 Luft bzw. Schmiermittel zwischen den Räumen transportiert werden und somit ein Druckaufbau vermieden werden. Zusätzlich gelangt Schmiermittel leichter zu den Gleitlagerstellen. Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform einteilig an dem Gleitlager 18 ein An- schlag 22 ausgebildet, der die Funktion der Anschlaghülse 23 übernimmt. Somit sinkt die Bauteileanzahl der Stelleinheit 1 und damit deren Kosten und der Montageaufwand. Bezugszeichen
1 Stelleinheit
2 Spulenkörper
3 Anschlusselement
4 Spule
5 Umsphtzung
6 erstes Magnetjoch
6a scheibenartiger Abschnitt
6b hülsenartiger Abschnitt
7 Gehäuse
8 Aufnahmeöffnung
9 zweites Magnetjoch
10 Ende
11 Luftspalt
12 Ankerraum
13 Anker
14 Stößelstange
15 Öffnung
16 Gleithülse
17 Außenmantelfläche
18 Gleitlager
19 erste Aussparung
20 Innenmantelfläche
21 zweite Aussparung
22 Anschlag
23 Anschlaghülse

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) eines hydraulischen Wegeventils, mit
- einem Anker (13), einem ersten und einem zweiten Magnetjoch (6, 9), - wobei das erste und das zweite Magnetjoch (6, 9) einen Ankerraum (12) zumindest teilweise begrenzen,
- wobei der Anker (13) axial verschiebbar in dem Ankerraum (12) angeordnet ist und
- wobei sich das erste und zweite Magnetjoch (6, 9) in axialer Richtung des Ankers (13) gegenüberstehen, dadurch gekennzeichnet, dass
- an einer Außenmantelfläche (17) des Ankers (13) oder einer Innenmantelfläche (20) des ersten bzw. des zweiten Magnetjochs (6, 9) ein an dem Anker (13) anliegendes Gleitlager (18) zur Lagerung des Ankers (13) an dem Magnetjoch (6, 9) angeordnet ist, - wobei das Gleitlager (18) bei jeder Stellung des Ankers (13) relativ zu dem Magnetjoch (6, 9) außerhalb des Bereichs angeordnet ist, in dem sich Enden (10) des ersten Magnetjochs (6) und des zweiten Magnetjochs (9) gegenüberstehen.
2. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenmantelfläche (17) des Ankers (13) oder der Innenmantelfläche (20) des ersten bzw. des zweiten Magnetjochs (6, 9) eine erste Aussparung (19) vorgesehen ist, in der das Gleitlager (18) angeordnet ist.
3. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aussparung (19) als in Umfangshchtung umlaufende Nut ausgebildet ist.
4. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bauteil aus der Gruppe Anker (13) oder Magnetjoch (6, 9), an dem das Gleitlager (18) nicht befestigt ist, eine zweite Aus- sparung (21 ) vorgesehen ist, die der ersten Aussparung (19) in radialer Richtung gegenübersteht.
5. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekenn- zeichnet, dass das Gleitlager (18) mit einem Anschlag (22) versehen ist, der den Verschiebeweg des Ankers (13) in einer Richtung begrenzt.
6. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (22) die Fläche des Ankers (13) senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung nur teilweise überdeckt.
7. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (18) ringförmig ausgebildet ist.
8. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (18) segmentiert ausgebildet ist.
9. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (18) kraft-, form- oder stoffschlüssig an dem Anker (13) oder dem Magnetjoch (6, 9) befestigt ist.
10. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (18) mittels Presssitz an dem Anker (13) oder dem Magnetjoch (6, 9) befestigt ist.
11. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (18) mit dem Anker (13) oder dem Magnetjoch (6, 9) verstemmt ist.
12. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (18) auf den Anker (13) oder das Magnetjoch (6, 9) aufgespritzt ist.
13. Elektromagnetische Stelleinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (18) mittels einer Kleb- oder Lötverbindung an dem Anker (13) oder dem Magnetjoch (6, 9) befestigt ist.
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