FR2577701A1

FR2577701A1 - Pressure regulator with electromagnet in housing

Info

Publication number: FR2577701A1
Application number: FR8602050A
Authority: FR
Inventors: Josef Juhasz; Helmut Schwegler; Alwin Stegmaier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-02-16
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1986-08-22
Also published as: JP2553328B2; JPS61189377A; FR2577701B1; AU573417B2; AU5250886A; DE3505377C2; DE3505377A1

Abstract

In the regulator housing (10) is mounted a magnetic coil (12), a magnet armature (23), and a control piston (21) actuated by the armature and moving in a distributor housing (14). The armature is fitted to a shaft (22), coaxial to the coil, with axially and radially mounted ends. The shaft slides at its end away from the control piston in a bearing bush (27). Its end, facing the control piston, is held by a diaphragm spring (24), which in turn, is held peripherally by the housing. The longitudinal bore of the distributor housing is closed by a plate. A coupling duct is provided in the control piston, interconnecting the active spaces (32,33). Pref. the diaphragm spring has a peripheral annular section (30) with thin spiral arms.

Description

L'invention prend pour base un régulateur de pression comprenant un boîtier et, à l'intérieur de ce bottier, une bobine d'électro-aimant, une armature d'électro-aimant, ainsi qu'un tiroir commandé par l'armature, qui coulisse dans un corps de distributeur, l'arma.- ture étant portée par un arbre qui est disposé coaxialement à la bobine et monté dans des paliers axiaux et radiaux à ses extrémités. The invention is based on a pressure regulator comprising a housing and, inside this casing, an electromagnet coil, an electromagnet armature, as well as a drawer controlled by the armature, which slides in a distributor body, the frame being carried by a shaft which is arranged coaxially with the coil and mounted in axial and radial bearings at its ends.

I1 est déjà connu d'utiliser pour la régulation des pressions hydrauliques des régulateurs de pression qui travaillent à la façon d'une électrovalve, construction dans laquelle une bobine d'électro-aimant déplace une armature qui, de son côté, attaque un piston de commande ou tiroir qui coulisse dans un corps de distributeur et dégage ou obture l'arrivée et le départ du fluide dans différents canaux. Dans les régulateurs de ce genre la rétroaction de la pression réglée s'effectue par l'intermédiaire d'un canal de liaison extérieur, qui mène au tiroir. Un tel régulateur de pression est connu, par exemple, par la demande de brevet de la R.F.A. publiée sous le n" 22 55 272. It is already known to use for regulating hydraulic pressures, pressure regulators which work in the manner of a solenoid valve, a construction in which a coil of electromagnet displaces an armature which, in turn, attacks a piston of control or drawer which slides in a distributor body and clears or blocks the arrival and departure of the fluid in different channels. In regulators of this type, the feedback of the set pressure takes place via an external connection channel, which leads to the drawer. Such a pressure regulator is known, for example, from the R.F.A. patent application published under the number 22 55 272.

Dans les régulateurs de pression déjà connus, l'armature est habituellement manoeuvrée par une tige qui est disposée coaxialement à la bobine de l'électroaimant et qui est montée dans des paliers ou guides à ses extrémités. Dans les régulateurs de pression déjà connus, le montage est constitué par des roulements à billes, ce qui, d'un côté, permet certes d'obtenir une régulation de haute précision mais- exige, d'un autre côté une dépense de fabrication et de montage considérable. En outre, les régulateurs de pression de ce genre, montés sur billes, exigent des dispositifs d'étanchéité particulièrement couteaux parce que les roulements à billes sont particulièrement sensibles à l'encrassement.Finalement, dans les régulateurs de pression montés sur billes, on est exposé au risque, particulier aux butées axiales, de l'entratnement en rotation de la cage à bil
les et, par suite, d'un bref frottement de glissement.In already known pressure regulators, the armature is usually maneuvered by a rod which is arranged coaxially with the coil of the electromagnet and which is mounted in bearings or guides at its ends. In already known pressure regulators, the assembly consists of ball bearings, which, on the one hand, certainly makes it possible to obtain high-precision regulation, but - requires, on the other hand, a manufacturing expense and considerable mounting. In addition, pressure regulators of this kind, mounted on ball bearings, require particularly knife-shaped seals because ball bearings are particularly sensitive to fouling. Finally, in pressure regulators mounted on ball bearings, exposed to the risk, in particular of the axial stops, of the rotational drive of the bil cage
them and, as a result, a brief sliding friction.

Le régulateur de pression selon l'invention, caractérisé en ce que l'arbre glisse dans un coussinet de palier lisse à son extrémité la plus éloignée du tiroir et est tenu par un ressort diaphragme à son extrémité la plus proche du tiroir, ce ressort est à son tour tenu par le boîtier au niveau de sa circonférence, l'alésage longitudinal du corps du distributeur est fermé par une plaque, et il est prévu dans le tiroir un canal de liaison qui fait communiquer entre elles la chambre située à l'extrémité frontale libre du tiroir et la chambre formée entre les deux portées du tiroir. Comparativement aux régulateurs connus précités, ce régulateur apporte les avantages d'une plus grande facilité de fabrication et de montage, d'un abaissement du prix de revient et d'une diminution de la sensibilité à l'encrassage.La rétroaction fluidique-dynamique réalisée par le perçage du tiroir permet d'obtenir une stabilité particulièrement avantageuse du dispositif de régulation de la pression, de sorte qu'on évite ainsi les oscillations du tiroir. The pressure regulator according to the invention, characterized in that the shaft slides in a plain bearing bushing at its end furthest from the drawer and is held by a diaphragm spring at its end closest to the drawer, this spring is in turn held by the housing at its circumference, the longitudinal bore of the distributor body is closed by a plate, and there is provided in the drawer a connecting channel which communicates between them the chamber located at the end free front of the drawer and the chamber formed between the two bearing surfaces of the drawer. Compared to the aforementioned known regulators, this regulator provides the advantages of greater ease of manufacture and assembly, a lowering of the cost price and a reduction in the sensitivity to fouling. by drilling the drawer makes it possible to obtain a particularly advantageous stability of the pressure regulation device, so that the oscillations of the drawer are thus avoided.

Le régulateur de pression selon l'invention est par ailleurs particulièrement exempt de frottement puisque le ressort lame utilisé travaille en principe sans frottement. Le ressort lame utilisé est en outre résistant à l'usure, de sorte que la longévité du régulateur de pression selon l'invention est particulièrement élevée. Par ailleurs, le ressort lame utilisé prend moins de place qu'un roulement à billes de sorte que l'on peut donner une plus faible dimension d'encombrement au régulateur de pression selon l'invention. Finalement, il n'est pas nécessaire de prévoir un arbre dur pour porter le ressort lame ou diaphragme tandis que, dans le cas d'un régulateur de pression monté sur billes, il est nécessaire de prévoir une construction coûteuse parce que l'arbre doit être non magnétique et qu'il est par conséquent en métal non trempant.The pressure regulator according to the invention is moreover particularly free of friction since the leaf spring used works in principle without friction. The leaf spring used is also resistant to wear, so that the life of the pressure regulator according to the invention is particularly high. Furthermore, the leaf spring used takes up less space than a ball bearing so that the pressure regulator according to the invention can be given a smaller overall dimension. Finally, it is not necessary to provide a hard shaft to carry the leaf or diaphragm spring while, in the case of a pressure regulator mounted on balls, it is necessary to provide an expensive construction because the shaft must be non-magnetic and therefore made of non-hardening metal.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le ressort diaphragme présente sur sa circonférence une partie annulaire d'où partent des bras minces spiraux qui mènent à une partie centrale dans laquelle le ressort diaphragme est fixé à l'arbre, de préférence par refoulement. Grâce à cette configuration particulière du ressort diaphragme, ce ressort peut possèder une caractéristique particulièrement basse, de sorte que ce ressort assure exclusivement le guidage axial et la fixation radiale de l'arbre tandis que le ressort de régulation proprement dit, qui fixe la pression maximum à régler, est formé par un ressort hélicoldal dont la caractéristique est beaucoup plus forte que celle du ressort diaphragme. According to another characteristic of the invention, the diaphragm spring has on its circumference an annular part from which leave thin spiral arms which lead to a central part in which the diaphragm spring is fixed to the shaft, preferably by discharge. Thanks to this particular configuration of the diaphragm spring, this spring can have a particularly low characteristic, so that this spring exclusively ensures the axial guidance and the radial fixing of the shaft while the regulation spring itself, which fixes the maximum pressure. to be adjusted, is formed by a helical spring whose characteristic is much stronger than that of the diaphragm spring.

Grâce à la construction utilisée, on peut utiliser pour le montage de l'extrémité de l'arbre qui est la plus éloignée du tiroir, un coussinet de palier lisse qui assure une nouvelle simplification de la fabrication, ainsi qu'une réduction des vibrations du régulateur. Etant donné qusil ne s'exerce des efforts transversaux que sur le côté armature au niveau de l'entrefer radial et de l'entrefer de travail, ces efforts sont essentiellement absorbés par le ressort diaphragme et ils n'agissent pas sur le palier lisse. De cette façon, les forces de frottement et l'usure qui se manifestent sur le palier lisse sont très faibles puisqu'il ne s'exerce qu'une pression spécifique négligeable. Thanks to the construction used, one can use for mounting the end of the shaft which is furthest from the drawer, a plain bearing bushing which ensures a new simplification of the manufacture, as well as a reduction of the vibrations of the regulator. Since transverse forces are only exerted on the armature side at the level of the radial air gap and the working air gap, these forces are essentially absorbed by the diaphragm spring and they do not act on the plain bearing. In this way, the friction forces and wear which appear on the plain bearing are very low since there is only a negligible specific pressure.

Dans le- tiroir, est formé un canal de liaison d'une configuration particulière, qui assure deux fonctions : 1) la rétroaction interne de la pression réglée, 2) l'amortissement dynamique du régulateur. Ce canal de liaison interne permet d'économiser le canal de rétroaction extérieur. L'amortissement dynamique dépend du dia- mètre et de la longueur du canal de liaison. In the drawer, a connecting channel of a particular configuration is formed, which performs two functions: 1) internal feedback of the set pressure, 2) dynamic damping of the regulator. This internal link channel saves the external feedback channel. The dynamic damping depends on the diameter and the length of the connecting channel.

L'effet d'amortissement est obtenu par le fait que le sens du mouvement du tiroir et le sens de l'écoulement du fluide dans le canal de liaison sont toujours inverses l'un de l'autre. De cette façon, la force dynamique qui se manifeste dans le canal de liaison est toujours antagoniste au mouvement du tiroir, c'est-à-dire qu'elle amortit le tiroir. La stabilité du régulateur de pression est assurée par le choix particulier du diamètre et de la longueur du canal de liaison, qui sont spécialement adaptés au régulateur et au circuit considérés. The damping effect is obtained by the fact that the direction of movement of the slide and the direction of flow of the fluid in the connecting channel are always opposite to each other. In this way, the dynamic force which manifests itself in the connecting channel is always antagonistic to the movement of the drawer, that is to say that it dampens the drawer. The stability of the pressure regulator is ensured by the particular choice of the diameter and the length of the connection channel, which are specially adapted to the regulator and to the circuit considered.

Selon une forme particulièrement avantageuse de réalisation de l'invention, le canal de liaison du tiroir possède un diamètre relativement petit et le rapport liant le diamètre du tiroir à celui du canal est de

et, en outre, le canal de liaison est relativement long et le rapport liant la longueur du canal au diamètre de ce canal est

According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the drawer connecting channel has a relatively small diameter and the ratio linking the diameter of the drawer to that of the channel is

and, in addition, the connecting channel is relatively long and the ratio linking the length of the channel to the diameter of this channel is

D'autres caractéristiques et avantages de l1in- vent ion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels. Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of an embodiment and with reference to the accompanying drawings in which.

Sur ces dessins,
la figure 1 est une coupe d'une forme de réalisation du régulateur de pression selon l'invention ;
la figure 2 est une vue d'un ressort diaphragme utilisé dans l'exemple de réalisation selon la figure 1,
la figure 3 reorésente une coupe d'un tiroir selon l'invention.In these drawings,
Figure 1 is a section of an embodiment of the pressure regulator according to the invention;
FIG. 2 is a view of a diaphragm spring used in the exemplary embodiment according to FIG. 1,
Figure 3 shows a section of a drawer according to the invention.

Sur la figure 1, la référence 10 désigne le bot- tier d'un régulateur de pression qui renferme un corps
de bobine 11 portant une bobine 12 munie de ses con
nexions électriques 13. Sur le bottier 10, est fixé un
corps de distributeur 14 qui comprend des canaux 15, 16,
17, 18, 19, 20. Les canaux 15 à 20 font partie d'une ins
tallation hydraulique non représentée sur la figure 1 et
commandent l'arrivée et le départ d'un fluide hydrauli
que sous pression. Pour régler la pression au moyen des
canaux 15 à 20, il est prévu un tiroir 21 qui coulisse
dans le corps 14 du distributeur. Le corps du distribu
teur est fermé par une plaque 30. Dans le tiroir 21, est
prévu un canal de liaison 31 - figure 3 - qui relie
l'une à l'autre les chambres 32 et 33.In FIG. 1, the reference 10 designates the housing of a pressure regulator which encloses a body
reel 11 carrying a reel 12 provided with its cones
electrical connections 13. On the case 10, is fixed a
distributor body 14 which comprises channels 15, 16,
17, 18, 19, 20. Channels 15 to 20 are part of an ins
hydraulic plant not shown in Figure 1 and
control the arrival and departure of a hydraulic fluid
only under pressure. To adjust the pressure using the
channels 15 to 20, there is a drawer 21 which slides
in the body 14 of the dispenser. The body of the distribu
tor is closed by a plate 30. In the drawer 21, is
provided a connecting channel 31 - Figure 3 - which connects
to each other chambers 32 and 33.

Coaxialement au tiroir 21 et à la bobine 12,
s'étend un arbre 22 qui porte une armature 23. Au point
de liaison entre l'arbre 22 et l'armature 23, l'arbre 22
est tenu, à l'extrémité dirigée vers le tiroir 21, par
un ressort diaphragme 24 qui est encastré dans le boî-
tier 10 au niveau de sa circonférence. Dans la zone de
jonction entre l'arbre 22, l'armature 23 et le ressort
diaphragme 24, zone qui est désignée par 25 sur la figu
re 1, l'assemblage mécanique est réalisé de préférence
par refoulement triple.Coaxial with the spool 21 and the spool 12,
extends a shaft 22 which carries a frame 23. At the point
of connection between the shaft 22 and the frame 23, the shaft 22
is held, at the end directed towards the drawer 21, by
a diaphragm spring 24 which is embedded in the box
tier 10 at its circumference. In the area of
junction between the shaft 22, the frame 23 and the spring
diaphragm 24, area which is designated by 25 on the figu
re 1, mechanical assembly is preferably carried out
by triple discharge.

A son extrémité la plus éloignée du tiroir 21,
l'arbre 22 se termine par un tourillon 26 qui coulisse
dans un coussinet de palier lisse 27, lequel est de son
côté maintenu coaxialement par le corps 10 du bottier.At its end furthest from the drawer 21,
the shaft 22 ends with a journal 26 which slides
in a plain bearing bush 27, which is its
side held coaxially by the body 10 of the bootmaker.

L'armature 23 prend appui sur le coussinet de palier lis
se 27 par l'intermédiaire d'un ressort 28. Le tourillon
26 est muni d'une rainure ou d'un canal d'équilibrage 29
au moyen duquel le volume situé au fond du trou borgne
du coussinet de palier lisse 27 peut être déchargé de la
pression.The frame 23 is supported on the bearing bearing lily
27 by means of a spring 28. The journal
26 has a groove or a balancing channel 29
by means of which the volume located at the bottom of the blind hole
of the plain bearing bush 27 can be discharged from the
pressure.

Selon une forme préférée de réalisation de l'in
vention, le ressort diaphragme 24 est constitué de la fa
çon représentée en détail sur la figure 2. Le ressort
diaphragme 24 présente ici une configuration circulaire mais il n'est que partiellement plein. En effet, il comprend, le long de sa circonférence, une partie annulaire 30 qui se termine par plusieurs bras spiraux 31 qui mènent à une partie centrale commune 32 disposée dans la zone de jonction désignée par 25 sur la figure 1.According to a preferred embodiment of the in
vention, the diaphragm spring 24 is made up of the fa
lesson shown in detail in Figure 2. The spring
diaphragm 24 here has a circular configuration but it is only partially full. Indeed, it comprises, along its circumference, an annular part 30 which ends in several spiral arms 31 which lead to a common central part 32 disposed in the junction zone designated by 25 in FIG. 1.

Lorsque la bobine 12 du régulateur de pression est excitée par un courant électrique, l'armature 23 est attirée vers la bobine et, en même temps, el-le entraîne le piston 21 avec elle. Les forces transversales qui se manifestent dans l'entrefer entre l'armature 23 de la bobine 12 sont absorbées par le ressort diaphragme 24 ; le palier lisse formé par le coussinet 27 et le tourillon 26 n'absorbe alors pratiquement aucun effort transversal. La configuration du ressort diaphragme 24 qui est représentée sur la figure 2 confère à ce ressort une caractéristique particulièrement basse, de sorte que le ressort diaphragme 24 n'exerce pratiquement aucune force élastique lors de l'excursion de l'armature 24. Au contraire, la force élastique est pratiquement exclusivement développée par le ressort 28 qui, de cette façon, fixe la pression maximum à régler. When the coil 12 of the pressure regulator is excited by an electric current, the armature 23 is drawn towards the coil and, at the same time, el-le drives the piston 21 with it. The transverse forces which appear in the air gap between the armature 23 of the coil 12 are absorbed by the diaphragm spring 24; the plain bearing formed by the pad 27 and the pin 26 then absorbs practically no transverse force. The configuration of the diaphragm spring 24 which is shown in FIG. 2 gives this spring a particularly low characteristic, so that the diaphragm spring 24 exerts practically no elastic force during the excursion of the armature 24. On the contrary, the elastic force is practically exclusively developed by the spring 28 which, in this way, fixes the maximum pressure to be adjusted.

Le dimensionnement de la rainure d'équilibrage 29 ménagée dans le tourillon 26 permet d'établir un comportement d'amortissement défini pour le régulateur de pression selon l'invention. The dimensioning of the balancing groove 29 formed in the pin 26 makes it possible to establish a defined damping behavior for the pressure regulator according to the invention.

Le déplacement du tiroir 21 est lié à un écoulement de l'huile dans le canal de liaison 31, le sens de l'écoulement étant toujours opposé au sens du mouvement du piston. Le diamètre dk du canal et la longueur lk du canal déterminent ainsi les propriétés de stabilité du régulateur. The movement of the slide 21 is linked to a flow of oil in the connection channel 31, the direction of flow being always opposite to the direction of movement of the piston. The diameter dk of the channel and the length lk of the channel thus determine the stability properties of the regulator.

Le régulateur de pression selon l'invention est particulièrement bier approprié pour le réglage de la pression dans une botte de vitesses automatique de véhicule automobile ; il va de soi qu'il n'est aucunement li mito à cette application mais qu'il peut au contraire être mis en oeuvre partout où l'on a à régler une pression hydraulique ou une pression pneumatique. The pressure regulator according to the invention is particularly suitable for adjusting the pressure in an automatic gearbox of a motor vehicle; It goes without saying that it is in no way limited to this application but that, on the contrary, it can be implemented wherever there is a hydraulic pressure or a pneumatic pressure to be adjusted.

Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications may be made by those skilled in the art to the device which has just been described solely by way of non-limiting example without departing from the scope of the invention.

Claims

R E xJ E N D I C A T I O N S

1 - Pressure regulator comprising a housing (10) and, inside this housing, an electromagnet coil (12), an electromagnet frame (23), as well as a drawer (21) controlled by the armature (23), which slides in a distributor body (14), the armature (23) being carried by a shaft (22) which is arranged coaxially with the coil (12) and mounted in axial and radial bearings at its ends, characterized in that the shaft (22) slides in a plain bearing bearing (27) at its end furthest from the drawer (21) and is held by a diaphragm spring (24) at its end closest to the drawer (21), this spring is in turn held by the housing (10) at its circumference, the longitudinal bore of the distributor body is closed by a plate (30), and it is provided in the drawer (21) a connecting channel (31) which communicates between them the chamber (32) located at the free front end of the drawer and the chamber (33) formed between the two bearing s from the drawer.

2 - Pressure regulator according to claim 1, characterized in that the diaphragm spring (24) has along its circumference an annular part (30) from which leave thin spiral arms (31) which lead to a central part ( 32) - in which the diaphragm spring is fixed to the shaft (22), preferably by delivery.

3 - Pressure regulator according to one of claims 1 and 2, characterized in that the frame (23) bears on the boot (10) by means of a spring (28) whose characteristic is harder than that diaphragm spring (24).

4 - Pressure regulator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the diaphragm spring (24) holds the shaft (22) at the point of appearance between the shaft (22) and the frame (23).

5 - Pressure regulator according to any one of the preceding claims, characterized in that, in the region of the plain bearing bushing (27), which has the shape of a blind hole, the shaft (22) ends in a journal (26) which is provided with a balancing groove (29).

6 - Pressure regulator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the connecting channel (31) of the drawer has a relatively small diameter and in that the ratio linking the diameter of the drawer to that of the channel is of

7 - Pressure regulator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting channel (31) is relatively long and in that the ratio linking the length of the channel to the diameter of this channel is