WO2010066534A1 - Actuating element of an electromagnetic actuating unit of a hydraulic valve - Google Patents

Actuating element of an electromagnetic actuating unit of a hydraulic valve Download PDF

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WO2010066534A1
WO2010066534A1 PCT/EP2009/065151 EP2009065151W WO2010066534A1 WO 2010066534 A1 WO2010066534 A1 WO 2010066534A1 EP 2009065151 W EP2009065151 W EP 2009065151W WO 2010066534 A1 WO2010066534 A1 WO 2010066534A1
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push rod
armature
actuating element
actuator
actuating
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PCT/EP2009/065151
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Inventor
Jens Hoppe
Ali Bayrakdar
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Schaeffler Kg
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    • 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
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    • 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
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    • H01F2007/1661Electromagnets or actuators with anti-stick disc

Definitions

  • the invention relates to an actuating element of an electromagnetic actuating unit of a hydraulic valve, which has at least one armature which is displaceably arranged in the adjusting unit, and a push rod fixedly connected to the armature.
  • Such directional control valves are used in internal combustion engines, for example for controlling hydraulic camshaft adjusters or switchable cam followers.
  • the directional control valves consist of an electromagnetic actuator and a hydraulic section. At least one inlet connection, at least one working connection and a tank connection are formed on the hydraulic section.
  • the electromagnetic actuator unit specific connections of the hydraulic section can be hydraulically connected to each other and thus the pressure medium flows are directed.
  • the hydraulic valve is normally designed as a 4/3 proportional directional control valve.
  • a proportional valve is disclosed for example in DE 199 56 160 A1.
  • the electromagnetic actuator is fixedly connected to the valve portion.
  • the electromagnetic actuator is composed in this case of a first magnetic yoke, a coil, a second magnetic yoke, a housing, an actuator and a connection element which receives an electrical connector, which serves to power the coil together.
  • the actuator consists of an armature and a push rod.
  • the hydraulic section consists of a valve housing and a control piston arranged axially displaceable therein.
  • the valve housing is arranged within a receiving opening of the second magnetic yoke and fixedly connected thereto.
  • On the outer circumferential surface of the valve housing four annular grooves are formed, which serve as pressure medium connections.
  • the annular grooves openings are formed, whereby pressure fluid can reach into 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.
  • ring grooves are likewise formed on the control piston, via which adjacent pressure medium connections can be connected to one another.
  • the coil, the first and the second magnetic yoke are arranged coaxially within the housing of the electromagnetic actuator.
  • the first and the second yoke are offset from each other in the axial direction.
  • In the region between the first and the second magnetic yoke is located radially within the magnetic yokes of the armature, which is surrounded in the radial direction of the coil.
  • 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 armature By energizing the coil, the armature is urged in the direction of the second magnetic yoke, wherein this movement is transmitted by means of the anchor rod attached to the control piston. This is now moved against a spring supported on the valve housing in the axial direction.
  • the push rod is arranged in a receptacle of the armature and firmly connected thereto. This is realized in that the push rod is made with excess to the recording and pressed into it, so that a frictional connection between the armature and the push rod is formed.
  • the armature and the push rod form an actuating element, which can be displaced by energizing the coil in the axial direction and the control piston of the hydraulic section is actuated, that is positioned within the valve housing of the hydraulic section.
  • the hydraulic section is configured separately from the electromagnetic actuator and accommodated in a cavity of a camshaft, wherein the hydraulic section rotates with the camshaft during operation of the internal combustion engine.
  • the actuator is fixedly attached to a cylinder head cover or cylinder head.
  • the positioning is again effected by an actuating element which comprises an armature and a push rod connected to it.
  • the adjusting movement of the armature is transmitted to the control piston of the valve section by means of the push rod, which is pressed into a receptacle of the armature.
  • Directional valves for controlling switchable cam followers are usually designed as switching valves.
  • a switching valve is, in one embodiment known as a 3/2-way valve, for example from DE 102 52 431 A1.
  • the electromagnetic actuating unit in turn consists of a housing, an actuating element, consisting of an armature and a push rod, a connecting element, a first and a second magnetic yoke.
  • the function and design of the electromagnetic actuator are largely analogous to that of the proportional valve.
  • an inlet connection, a working connection and a tank connection are formed on the hydraulic section.
  • the working connection communicates via a respective valve seat designed as opening with both the inlet and the tank connection.
  • a control piston is further arranged, on which two closing elements are formed. Each closing element can, depending on the position of the control piston within the valve housing, block or release the pressure medium flow through one of the valve seats.
  • the working connection can thus be selectively connected to the inlet connection or to the tank connection.
  • the axial position of the control piston is in turn set via the axial position of the actuating element relative to the second magnetic yoke.
  • an armature guide sleeve is arranged within a magnetic yoke, in which an actuating element, consisting of an armature and a push rod, is received axially displaceable.
  • the armature guide sleeve is cup-shaped with a bottom and a cylindrical portion formed with a cylindrical inner circumferential surface. The cylindrical inner circumferential surface serves to guide the armature, wherein the bottom limits the axial travel of the armature in an axial direction.
  • the friction between the armature and the armature guide sleeve has a significant influence on the characteristics of the hydraulic valve, especially on the occurring hysteresis.
  • low frictional forces For this reason, friction-reducing measures, such as formations of the armature or bearing elements between these components are provided in the prior art.
  • it may be provided to provide the anchor with a sliding coating, such as Teflon.
  • Teflon a sliding coating
  • DE 100 51 614 A1 is proposed to solve this problem to provide the anchor with axial holes or axially extending grooves on the outer circumferential surface to allow pressure equalization between the cavities before and behind the anchor. Also in this embodiment, the push rod is non-positively pressed into a receptacle of the armature.
  • the invention is therefore based on the object to avoid these disadvantages and thus to provide an actuating element of an electromagnetic actuator of a directional control valve, whereby the production cost is minimized and its manufacturing costs to be reduced.
  • the object is achieved in that the push rod is made by means of an extrusion process.
  • a blank such as a piece of wire, is urged by a punch so that the material begins to flow below its melting temperature and fills a mold that is formed as a negative to the desired shape of the push rod.
  • the actuating element of an electromagnetic actuating unit of a hydraulic valve comprises at least one armature and a push rod.
  • the armature moves under the influence of a magnetic field, which is caused by energizing a coil of the actuator.
  • the push rod is firmly connected to the armature, so that these components move as a unit. In this case, the push rod abuts against a control piston of the hydraulic section of the hydraulic valve.
  • the actuator is moved relative to this when changing the energization of the coil, wherein the push rod transmits this movement to the control piston.
  • the push rod is usually fitted in a receptacle of the armature, which is made with excess to the receptacle and pressed into it, whereby a non-positive connection between the two components is produced.
  • fabric or form-locking connection methods are conceivable.
  • an outer surface of the push rod is hardened in the region of a bearing surface and / or in the region of a contact surface to a control piston.
  • This projection can serve as a stop, for example, which limits the press-in path of the push rod into the receptacle of the armature.
  • this projection can also serve as a stop with respect to one of the magnet yokes.
  • the projection in this case limits the displacement of the actuating element during operation of the electromagnetic actuator in that it comes to rest on the magnetic yoke.
  • measures for curing the anchor can be dispensed with.
  • the protrusion may be formed, for example, as a circumferential disk in the circumferential direction of the push rod.
  • an outer surface of the push rod is at least partially hardened by means of a work hardening process.
  • This increase in surface hardness can be done, for example, during the extrusion process or in a subsequent step.
  • the push rod is plastically deformed below the recrystallization temperature, whereby its hardness increases.
  • the push rod is at least partially hollow, whereby the weight of the push rod is reduced and thus the dynamics of the actuator is increased.
  • the push rod is made of a light metal, for example aluminum.
  • the weight of the actuator is significantly reduced.
  • the push rod is made of a non-magnetizable material, such as a non-magnetizable steel or aluminum.
  • the surface of the push rod is at least partially provided with a hardness-increasing coating, so that the wear on the push rod is reduced.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a push rod of a second embodiment of the actuating element according to the invention
  • Figure 3 shows a longitudinal section through a push rod of another embodiment of the invention the actuating element.
  • FIG. 1 shows an electromagnetic actuating unit 1 of a hydraulic valve with a first embodiment according to the invention of an actuating element 20 in longitudinal section.
  • the electromagnetic actuator 1 has a bobbin 2, which carries a coil 4 consisting of several turns of a suitable wire, which is at least partially surrounded by an encapsulation 5 of non-magnetisable material.
  • a first magnetic yoke 6 has a disk-shaped and a sleeve-shaped section 6a, 6b, wherein the sleeve-shaped section in FIG. 6b extends into the interior of the bobbin 2.
  • the sleeve-shaped portion 6b engages in a cavity radially inside the bobbin 2, wherein the outer diameter is adapted to the inner diameter of the bobbin 2.
  • the disk-shaped section 6a abuts against the bobbin 2 or 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 accommodated, which projects into the coil body 2 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 actuating element 20 is arranged.
  • the actuating element 20 comprises an armature 13 and a push rod 14 fixedly connected to the armature 13.
  • the push rod 14 is partially arranged in a receptacle 21 of the armature 13 and extends through an opening 15 formed on the second magnet yoke 9, one end of which Push rod 14 rests in the assembled state of the actuating unit 1 on a partially shown control piston 3 of the hydraulic section of the hydraulic valve, not shown otherwise.
  • the actuator 20 is displaced by energizing the coil 4 and thus the control piston 3 of the directional control valve is actuated.
  • a sliding sleeve 16 is provided in order 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, which consist of magnetizable materials 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.
  • the armature 13 is provided with axially extending bores 18 which are open on both axial side surfaces of the armature 13.
  • the holes 18 thus connect two cavities 19 which are arranged in the axial direction of the armature 13 and are separated from it.
  • a pressure equalization between the cavities 19 and replaced in the actuator 1 existing lubricant is reduced.
  • the push rod 14 is solid in the embodiment shown in Figure 1, i. not hollow, trained. Thus, high forces can be transmitted without deforming the push rod 14.
  • the push rod 14 is frictionally secured in the receptacle 21 of the armature 13. This can be achieved, for example, by making the push rod 14 slightly oversized with the receptacle 21 and pressing it into it.
  • the projection 17 serves as a travel limit during the pressing of the push rod 14 in the receptacle 21.
  • the projection 17 serves as a stop against the second magnetic yoke 9 during operation of the actuator 1.
  • the anchor 13 is prevented over a large area on the second magnetic yoke 9 comes to rest.
  • adhesion forces are reduced due to the lubricant present in the setting unit 1 upon contact of the projection 17 on the second magnetic yoke 9.
  • FIG. 2 shows a push rod 14 of a second embodiment of an actuating element 20 according to the invention in longitudinal section.
  • this push rod 14 is hollow, whereby the weight of the actuating element 20 is reduced.
  • no projection 17 is formed on the lateral surface of the push rod 14, which leads to a further reduction of the weight of the push rod 14.
  • FIG. 3 shows push rod 14 of a further embodiment of an actuating element 20 according to the invention in longitudinal section.
  • this push rod 14 is in the area which in the Receiving 21 of the armature 13 engages hollow, while the rest of the part is solid.
  • the weight of the push rod 14 is reduced, at the same time high forces can be transmitted to the control piston 3 due to the high rigidity of the part of the push rod 14, which is arranged outside the receptacle 21.
  • the pressing of the push rod 14 is facilitated in the receptacle 21.
  • the engaging in the receptacle 21 end of the push rod 14 is provided with an insertion phase 22.
  • the push rods 14 shown in FIGS. 1 to 3 are produced by means of an extrusion process.
  • a blank such as a piece of wire
  • a suitable material by means of a punch is pressurized so that the material begins to flow below its melting temperature and a shape that is a negative of the desired shape of the push rod 14 fills.
  • the advantage of this method is the surface quality that can be achieved by this method, which makes complicated and costly post-treatment steps unnecessary.
  • complex structures, for example the projection 17 or the insertion phase 22 can be realized cost-effectively during the extrusion molding process.
  • a work hardening of the surface can take place during the production process, which increases the life of the push rod 14.
  • further methods curing the surface of the push rod 14 can be carried out, for example by applying suitable coatings, laser hardening or further work hardening methods.
  • suitable coatings such as the bearing surface in the region of the sliding sleeve 16, the contact surface to the control piston 3 and or the projection 17 are hardened.
  • the push rod 14 is advantageously made of a Vietnamesemagnetisierba- ren material on the one hand not to disturb the magnetic field generated by the coil 4 and on the other hand to prevent magnetizable particles collected from the lubricating / pressure fluid of the internal combustion engine and introduced into the actuator 1 be, whereby the sliding surfaces of the sliding sleeve 16, the push rod 14, the armature 13 or the first and second magnetic yoke 6, 9 can be damaged.
  • the push rod 14 is made of a suitable metal or a suitable metal alloy.
  • non-magnetizable steels can be used, whereby a high resistance force of the push rod 14 can be achieved with respect to these forces acting.
  • light metals may be provided, for example aluminum or magnesium, whereby the weight of the push rod 14 is reduced and thus the response speed of the actuator 1 or its hysteresis behavior is positively influenced.

Abstract

The invention relates to an actuating element (22) of an electromagnetic actuating unit (1) of a hydraulic valve, said actuating element comprising at least one armature (13) which is arranged in the actuating unit (11) in a longitudinally displaceable manner, and a push rod (14) which is firmly connected to the armature and is produced by means of an extrusion pressing process.

Description

Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
Betätigungselement einer elektromagnetischen Stelleinheit einesActuating element of an electromagnetic actuator of a
Hydraulikventilshydraulic valve
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement einer elektromagnetischen Stelleinheit eines Hydraulikventils, das zumindest einen Anker, der in der Stelleinheit verschiebbar angeordnet ist, und eine fest mit dem Anker verbundene Stößelstange aufweist.The invention relates to an actuating element of an electromagnetic actuating unit of a hydraulic valve, which has at least one armature which is displaceably arranged in the adjusting unit, and a push rod fixedly connected to the armature.
Derartige Wegeventile werden in Brennkraftmaschinen beispielsweise zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern oder schaltbaren Nockenfolgern eingesetzt. Die Wegeventile bestehen aus einer elektromagnetischen Stelleinheit und einem Hydraulikabschnitt. An dem Hydraulikabschnitt sind zumindest ein Zulaufanschluss, mindestens ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet. Mittels der elektromagnetischen Stelleinheit können gezielt bestimmte Anschlüsse des Hydraulikabschnitts hydraulisch miteinander verbunden und somit die Druckmittelströme gelenkt werden.Such directional control valves are used in internal combustion engines, for example for controlling hydraulic camshaft adjusters or switchable cam followers. The directional control valves consist of an electromagnetic actuator and a hydraulic section. At least one inlet connection, at least one working connection and a tank connection are formed on the hydraulic section. By means of the electromagnetic actuator unit specific connections of the hydraulic section can be hydraulically connected to each other and thus the pressure medium flows are directed.
Für den Einsatz eines Wegeventils zur Steuerung eines Nockenwellenvers- tellers ist das Hydraulikventil im Normalfall als 4/3-Proportionalwegeventil ausgebildet. Ein derartiges Proportionalventil ist beispielsweise in der DE 199 56 160 A1 offenbart. In dieser Ausführungsform ist die elektromagnetische Stelleinheit fest mit dem Ventilabschnitt verbunden. Die elektromagnetische Stelleinheit setzt sich in diesem Fall aus einem ersten Magnetjoch, einer Spule, einem zweiten Magnetjoch, einem Gehäuse, einem Betätigungselement und einem Anschlusselement, welches eine elektrische Steckverbindung aufnimmt, die zur Stromversorgung der Spule dient, zusammen. Das Betätigungselement besteht aus einem Anker und einer Stößelstange. Der Hydraulikabschnitt besteht aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial verschiebbar angeordneten Steuerkolben. Das Ventilgehäuse ist innerhalb einer Aufnahmeöffnung des zweiten Magnetjochs angeordnet und ortsfest mit diesem verbunden. An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses sind vier Ringnuten ausgebildet, welche als Druckmittelanschlüsse dienen. In den Nutgründen der Ringnuten sind Öffnungen ausgebildet, wodurch Druckmittel in das Innere des Ventilgehäuses gelangen kann. Im Inneren des Ventilgehäuses ist ein Steuerkolben axial verschiebbar angeordnet, wobei der Außen- durchmesser des Steuerkolbens dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses angepasst ist. Des Weiteren sind am Steuerkolben ebenfalls Ringnuten ausgebildet, über welche benachbarte Druckmittelanschlüsse miteinander verbunden werden können.For the use of a directional control valve for controlling a camshaft adjuster, the hydraulic valve is normally designed as a 4/3 proportional directional control valve. Such a proportional valve is disclosed for example in DE 199 56 160 A1. In this embodiment, the electromagnetic actuator is fixedly connected to the valve portion. The electromagnetic actuator is composed in this case of a first magnetic yoke, a coil, a second magnetic yoke, a housing, an actuator and a connection element which receives an electrical connector, which serves to power the coil together. The actuator consists of an armature and a push rod. The hydraulic section consists of a valve housing and a control piston arranged axially displaceable therein. The valve housing is arranged within a receiving opening of the second magnetic yoke and fixedly connected thereto. On the outer circumferential surface of the valve housing four annular grooves are formed, which serve as pressure medium connections. In the Nutgründen the annular grooves openings are formed, whereby pressure fluid can reach into the interior of the valve housing. 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. Furthermore, ring grooves are likewise formed on the control piston, via which adjacent pressure medium connections can be connected to one another.
Die Spule, das erste und das zweite Magnetjoch sind innerhalb des Gehäuses der elektromagnetischen Stelleinheit koaxial zueinander angeordnet. Das erste und das zweite Magnetjoch sind dabei in axialer Richtung zueinander versetzt. In dem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch befindet sich radial innerhalb der Magnetjoche der Anker, wobei dieser in radialer Rich- tung von der Spule umgeben ist. Der Anker, das Gehäuse, das erste und das zweite Magnetjoch bilden einen Flusspfad für die magnetischen Flusslinien, welche durch Bestromen der Spule hervorgerufen werden.The coil, the first and the second magnetic yoke are arranged coaxially within the housing of the electromagnetic actuator. The first and the second yoke are offset from each other in the axial direction. In the region between the first and the second magnetic yoke is located radially within the magnetic yokes of the armature, which is surrounded in the radial direction of the coil. 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.
Durch Bestromen der Spule wird der Anker in Richtung des zweiten Magnet- jochs gedrängt, wobei diese Bewegung mittels der am Anker angebrachten Stößelstange auf den Steuerkolben übertragen wird. Dieser wird nun gegen eine sich am Ventilgehäuse abstützende Feder in axialer Richtung bewegt. Die Stößelstange ist in einer Aufnahme des Ankers angeordnet und fest mit diesem verbunden. Dies ist dadurch realisiert, dass die Stößelstange mit Übermaß zu der Aufnahme hergestellt und in diese eingepresst ist, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Anker und der Stößelstange entsteht. Somit bilden der Anker und die Stößelstange ein Betätigungselement aus, welches durch Bestromen der Spule in axialer Richtung verschoben werden kann und den Steuerkolben des Hydraulikabschnitts betätigt, d.h. innerhalb des Ventilgehäuses des Hydraulikabschnitts positioniert.By energizing the coil, the armature is urged in the direction of the second magnetic yoke, wherein this movement is transmitted by means of the anchor rod attached to the control piston. This is now moved against a spring supported on the valve housing in the axial direction. The push rod is arranged in a receptacle of the armature and firmly connected thereto. This is realized in that the push rod is made with excess to the recording and pressed into it, so that a frictional connection between the armature and the push rod is formed. Thus, the armature and the push rod form an actuating element, which can be displaced by energizing the coil in the axial direction and the control piston of the hydraulic section is actuated, that is positioned within the valve housing of the hydraulic section.
Ein weiteres derartiges Wegeventil ist in der DE 10 2006 031 517 A1 offenbart. In dieser Ausführungsform ist der Hydraulikabschnitt separat zu der elektromagnetischen Stelleinheit ausgeführt und in einem Hohlraum einer Nockenwelle aufgenommen, wobei der Hydraulikabschnitt während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit der Nockenwelle rotiert. Die Stelleinheit ist ortsfest an einem Zylinderkopfdeckel oder Zylinderkopf befestigt. Die Positionierung er- folgt wiederum durch ein Betätigungselement, welches einen Anker und eine mit diesem verbundene Stößelstange umfasst. Dabei wird die Stellbewegung des Ankers mittels der Stößelstange, die in eine Aufnahme des Ankers einge- presst ist, auf den Steuerkolben des Ventilabschnitts übertragen.Another such directional control valve is disclosed in DE 10 2006 031 517 A1. In this embodiment, the hydraulic section is configured separately from the electromagnetic actuator and accommodated in a cavity of a camshaft, wherein the hydraulic section rotates with the camshaft during operation of the internal combustion engine. The actuator is fixedly attached to a cylinder head cover or cylinder head. The positioning is again effected by an actuating element which comprises an armature and a push rod connected to it. In this case, the adjusting movement of the armature is transmitted to the control piston of the valve section by means of the push rod, which is pressed into a receptacle of the armature.
Wegeventile zur Ansteuerung von schaltbaren Nockenfolgern sind meist als Schaltventile ausgebildet. Ein derartiges Schaltventil ist, in einer Ausführung als 3/2-Schaltventil, beispielsweise aus der DE 102 52 431 A1 bekannt. Die elektromagnetische Stelleinheit besteht wiederum aus einem Gehäuse, einem Betätigungselement, bestehend aus einem Anker und einer Stößelstange, ei- nem Anschlusselement, einem ersten und einem zweiten Magnetjoch. Die Funktion und die Ausbildung der elektromagnetischen Stelleinheit sind in weiten Teilen analog zu der des Proportionalventils.Directional valves for controlling switchable cam followers are usually designed as switching valves. Such a switching valve is, in one embodiment known as a 3/2-way valve, for example from DE 102 52 431 A1. The electromagnetic actuating unit in turn consists of a housing, an actuating element, consisting of an armature and a push rod, a connecting element, a first and a second magnetic yoke. The function and design of the electromagnetic actuator are largely analogous to that of the proportional valve.
An dem Hydraulikabschnitt sind in diesem Fall ein Zulaufanschluss, ein Ar- beitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet. Der Arbeitsanschluss kommuniziert über jeweils eine als Ventilsitz ausgebildete Öffnung sowohl mit dem Zulauf- als auch mit dem Tankanschluss. Innerhalb des Ventilgehäuses ist weiterhin ein Steuerkolben angeordnet, an welchem zwei Schließelemente ausgebildet sind. Jedes Schließelement kann, abhängig von der Position des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses, den Druckmittelfluss durch einen der Ventilsitze sperren oder freigeben. Abhängig von der axialen Position des Steuerkolbens kann so der Arbeitsanschluss selektiv mit dem Zulaufanschluss oder mit dem Tankanschluss verbunden werden. Die axiale Lage des Steuer- kolbens wird dabei wiederum über die axiale Position des Betätigungselements relativ zum zweiten Magnetjoch festgelegt.In this case, an inlet connection, a working connection and a tank connection are formed on the hydraulic section. The working connection communicates via a respective valve seat designed as opening with both the inlet and the tank connection. Within the valve housing, a control piston is further arranged, on which two closing elements are formed. Each closing element can, depending on the position of the control piston within the valve housing, block or release the pressure medium flow through one of the valve seats. Depending on the axial position of the control piston, the working connection can thus be selectively connected to the inlet connection or to the tank connection. The axial position of the control piston is in turn set via the axial position of the actuating element relative to the second magnetic yoke.
In der DE 100 51 614 A1 ist eine weitere elektromagnetische Stelleinheit eines Proportionalventils offenbart. Dabei ist innerhalb eines Magnetjochs eine Ankerführungshülse angeordnet, in welcher ein Betätigungselement, bestehend aus einem Anker und einer Stößelstange, axial verschiebbar aufgenommen ist. Die Ankerführungshülse ist topfförmig mit einem Boden und einem zylindrischen Abschnitt mit einer zylindrischen Innenmantelfläche ausgebildet. Die zylindrische Innenmantelfläche dient zur Führung des Ankers, wobei der Boden den axialen Weg des Ankers in eine axiale Richtung begrenzt. Die Reibung zwischen dem Anker und der Ankerführungshülse hat maßgeblichen Einfluss auf die Kenndaten des Hydraulikventils, vor allem auf die auftretende Hysterese. Vorteilhaft sind geringe Reibungskräfte. Aus diesem Grund sind im Stand der Technik reibungsmindernde Maßnahmen, wie Ausformungen des Ankers oder Lagerelemente zwischen diesen Bauteilen vorgesehen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den Anker mit einem Gleitbelag, beispielsweise Teflon zu versehen. Zwischen dem Boden der Ankerführungshülse und dem bündig an deren In- nenmantelfläche anliegenden Anker, ist ein abgeschlossener Hohlraum ausgebildet. Dieser Hohlraum kann zum einen, durch einen in diesem auftretenden Unterdruck, hemmend auf eine Bewegung des Ankers vom Boden weg wirken. Des Weiteren kann in diesen Hohlraum eintretendes Leckageöl eine axiale Bewegung des Ankers auf den Boden zu hemmen. In der DE 100 51 614 A1 wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, den Anker mit axialen Bohrungen oder axial verlaufenden Nuten an dessen Außenmantelfläche zu versehen um den Druckausgleich zwischen den Hohlräumen vor und hinter dem Anker zu ermöglichen. Auch in dieser Ausführungsform ist die Stößelstange kraftschlüssig in eine Aufnahme des Ankers eingepresst.In DE 100 51 614 A1, a further electromagnetic actuating unit of a proportional valve is disclosed. In this case, an armature guide sleeve is arranged within a magnetic yoke, in which an actuating element, consisting of an armature and a push rod, is received axially displaceable. The armature guide sleeve is cup-shaped with a bottom and a cylindrical portion formed with a cylindrical inner circumferential surface. The cylindrical inner circumferential surface serves to guide the armature, wherein the bottom limits the axial travel of the armature in an axial direction. The friction between the armature and the armature guide sleeve has a significant influence on the characteristics of the hydraulic valve, especially on the occurring hysteresis. Advantageously, low frictional forces. For this reason, friction-reducing measures, such as formations of the armature or bearing elements between these components are provided in the prior art. For example, it may be provided to provide the anchor with a sliding coating, such as Teflon. Between the bottom of the armature guide sleeve and the armature flush with the inner surface of the armature, a closed cavity is formed. This cavity can on the one hand, act by a negative pressure occurring in this, inhibiting movement of the armature away from the ground. Furthermore, leaking oil entering this cavity can inhibit axial movement of the anchor to the ground. In DE 100 51 614 A1 is proposed to solve this problem to provide the anchor with axial holes or axially extending grooves on the outer circumferential surface to allow pressure equalization between the cavities before and behind the anchor. Also in this embodiment, the push rod is non-positively pressed into a receptacle of the armature.
Nachteilig an der vorgeschlagenen Ausführungsform sind deren hohe Herstellungskosten, welche durch die spanende Herstellung und Nachbearbeitung der aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehenden Stößelstange hervorgerufen werden.A disadvantage of the proposed embodiment, the high production costs, which by the machining production and post-processing of caused by a non-magnetizable material push rod.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit ein Betätigungselement einer elektromagnetischen Stelleinheit eines Wegeventils zu schaffen, wobei dessen Herstellungsaufwand minimiert und dessen Herstellungskosten verringert werden sollen.The invention is therefore based on the object to avoid these disadvantages and thus to provide an actuating element of an electromagnetic actuator of a directional control valve, whereby the production cost is minimized and its manufacturing costs to be reduced.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stößelstange mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt ist. Bei diesem Verfahren wird ein Rohling, beispielsweise ein Stück Draht, mittels eines Stempels mit einer Kraft beaufschlagt, so dass das Material unterhalb seiner Schmelztemperatur zu fließen beginnt und eine Form ausfüllt, die als Negativ zu der gewünschten Form der Stößelstange ausgebildet ist.According to the invention the object is achieved in that the push rod is made by means of an extrusion process. In this method, a blank, such as a piece of wire, is urged by a punch so that the material begins to flow below its melting temperature and fills a mold that is formed as a negative to the desired shape of the push rod.
Das Betätigungselement einer elektromagnetischen Stelleinheit eines Hydraulikventils umfasst zumindest einen Anker und eine Stößelstange. Der Anker bewegt sich unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes, welches durch Bestromen einer Spule der Stelleinheit hervorgerufen wird. Die Stößelstange ist fest mit dem Anker verbunden, so dass sich diese Bauteile als Einheit bewegen. Dabei liegt die Stößelstange an einem Steuerkolben des Hydraulikabschnitts des Hydraulikventils an. Somit wird das Betätigungselement bei Änderung der Bestromung der Spule relativ zu dieser bewegt, wobei die Stößelstan- ge diese Bewegung auf den Steuerkolben überträgt.The actuating element of an electromagnetic actuating unit of a hydraulic valve comprises at least one armature and a push rod. The armature moves under the influence of a magnetic field, which is caused by energizing a coil of the actuator. The push rod is firmly connected to the armature, so that these components move as a unit. In this case, the push rod abuts against a control piston of the hydraulic section of the hydraulic valve. Thus, the actuator is moved relative to this when changing the energization of the coil, wherein the push rod transmits this movement to the control piston.
Die Stößelstange ist üblicherweise in eine Aufnahme des Ankers eingepasst, wobei diese mit Übermaß zu der Aufnahme gefertigt und in diese eingepresst wird, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen hergestellt wird. Alternativ sind auch stoff- oder formschlüssige Verbindungs- methoden vorstellbar.The push rod is usually fitted in a receptacle of the armature, which is made with excess to the receptacle and pressed into it, whereby a non-positive connection between the two components is produced. Alternatively, fabric or form-locking connection methods are conceivable.
Die Anwendung eines Fließpressverfahrens zur Herstellung der Stößelstange stellt eine kostengünstige Alternative zu den üblicherweise mittels spanender Herstellungsverfahren hergestellten Stößelstangen dar. Zum Einen wird Mate- rial eingespart, zum Anderen erfolgt die Herstellung auf diese Weise mit deutlich höherer Taktfrequenz. Gleichzeitig können zusätzliche Strukturen an der Stößelstange durch einfaches Anpassen der Form hergestellt werden, so dass diese während des Formgebungsprozesses ausgebildet werden.The use of an extrusion molding process for the production of the push rod is a cost-effective alternative to the push rods usually produced by means of machining processes. On the other hand, the production takes place in this way with a significantly higher clock frequency. At the same time, additional structures can be made on the pushrod by simply fitting the mold so that they are formed during the molding process.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine äußere Fläche der Stößelstange im Bereich einer Lagerfläche und/oder im Bereich einer Kontaktfläche zu einem Steuerkolben gehärtet ist. Durch das Härten der äußeren Fläche, zumindest der Abschnitte der äußeren Fläche, die hoch beansprucht sind, wird die Lebensdauer der Stelleinheit erheblich erhöht. Des Weiteren wird der Verschleiß verringert, so dass nicht die Gefahr besteht, dass von der Stößelstange abgeschälte Teile innerhalb der Stelleinheit deren Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an einer äu- ßeren Fläche der Stößelstange ein Vorsprung ausgebildet ist. Dabei kann eine äußere Fläche des Vorsprungs gehärtet sein.In addition, it can be provided that an outer surface of the push rod is hardened in the region of a bearing surface and / or in the region of a contact surface to a control piston. By hardening the outer surface, at least the portions of the outer surface that are highly stressed, the life of the actuator is significantly increased. Furthermore, the wear is reduced, so that there is no danger that peeled off by the push rod parts within the actuator affect their functionality. In one development of the invention, provision can be made for a projection to be formed on an outer surface of the push rod. In this case, an outer surface of the projection may be hardened.
Dieser Vorsprung kann beispielsweise als Anschlag dienen, der den Einpressweg der Stößelstange in die Aufnahme des Ankers begrenzt. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Vorsprung auch als Anschlag bezüglich eines der Mag- netjoche dienen. Der Vorsprung begrenzt in diesem Fall den Verschiebeweg des Betätigungselements während des Betriebs der elektromagnetischen Stelleinheit dadurch, dass dieser an dem Magnetjoch zur Anlage kommt. Somit kann auf Maßnahmen zur Härtung des Ankers verzichtet werden. Der Vorsprung kann beispielsweise als eine in Umfangsrichtung der Stößelstange um- laufende Scheibe ausgebildet sein.This projection can serve as a stop, for example, which limits the press-in path of the push rod into the receptacle of the armature. Alternatively or additionally, this projection can also serve as a stop with respect to one of the magnet yokes. The projection in this case limits the displacement of the actuating element during operation of the electromagnetic actuator in that it comes to rest on the magnetic yoke. Thus, measures for curing the anchor can be dispensed with. The protrusion may be formed, for example, as a circumferential disk in the circumferential direction of the push rod.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine äußere Fläche der Stößelstange mittels eines Kaltverfestigungsverfahrens zumindest teilweise gehärtet ist. Diese Steigerung der Oberflächenhärte kann beispielsweise während des Fließpressverfahrens oder in einem nachgeschalteten Arbeitsschritt erfolgen. Dabei wird die Stößelstange unterhalb der Rekristallationstemperatur plastisch verformt, wodurch dessen Härte zunimmt. Vorteilhafterweise ist die Stößelstange zumindest teilweise hohl ausgebildet, wodurch das Gewicht der Stößelstange reduziert und damit die Dynamik der Stelleinheit erhöht wird. Durch den Einsatz eines Fließpressverfahrens zur Herstellung der Stößelstange kann der Hohlraum ohne zusätzlich Arbeitsschritte während der Ausbildung der Stößelstange ausgeformt werden. Anders als bei spanenden Verfahren ist kein nachträgliches Ausformen, beispielsweise Bohren nötig. Somit kann weiteres Material eingespart werden.In addition, it can be provided that an outer surface of the push rod is at least partially hardened by means of a work hardening process. This increase in surface hardness can be done, for example, during the extrusion process or in a subsequent step. In this case, the push rod is plastically deformed below the recrystallization temperature, whereby its hardness increases. Advantageously, the push rod is at least partially hollow, whereby the weight of the push rod is reduced and thus the dynamics of the actuator is increased. Through the use of an extrusion process for the production of the push rod, the cavity can be formed without additional steps during the formation of the push rod. Unlike machining methods, no subsequent shaping, for example drilling, is necessary. Thus, more material can be saved.
Vorteilhafterweise besteht die Stößelstange aus einem Leichtmetall, beispiels- weise Aluminium. Somit wird das Gewicht des Betätigungselements erheblich reduziert.Advantageously, the push rod is made of a light metal, for example aluminum. Thus, the weight of the actuator is significantly reduced.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Stößelstange aus einem nicht magnetisierbaren Material, beispielsweise einem nicht magnetisierbaren Stahl oder Aluminium, besteht.In addition, it can be provided that the push rod is made of a non-magnetizable material, such as a non-magnetizable steel or aluminum.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Stößelstange zumindest teilweise mit einer die Härte erhöhenden Be- schichtung versehen ist, so dass der Verschleiß an der Stößelstange verringert wird. In one development of the invention, it can be provided that the surface of the push rod is at least partially provided with a hardness-increasing coating, so that the wear on the push rod is reduced.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Er- findung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigenFurther features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which embodiments of the invention are shown in simplified form. Show it
Figur 1 eine elektromagnetische Stelleinheit eines Hydraulikventils mit einem erfindungsgemäßen Betätigungselement im Längsschnitt,1 shows an electromagnetic actuator of a hydraulic valve with an actuator according to the invention in longitudinal section,
Figur 2 einen Längsschnitt durch eine Stößelstange einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Betätigungselements,FIG. 2 shows a longitudinal section through a push rod of a second embodiment of the actuating element according to the invention,
Figur 3 einen Längsschnitt durch eine Stößelstange einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Betätigungselements.Figure 3 shows a longitudinal section through a push rod of another embodiment of the invention the actuating element.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Figur 1 zeigt eine elektromagnetische Stelleinheit 1 eines Hydraulikventils mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Betätigungselements 20 im Längsschnitt. Die elektromagnetische Stelleinheit 1 weist einen Spulenkörper 2 auf, der eine aus mehreren Windungen eines geeigneten Drahtes bestehende Spule 4 trägt, die zumindest teilweise von einer Umspritzung 5 aus nichtmagnetisierbarem Material umgeben ist. Ein erstes Magnetjoch 6 weist einen scheibenförmigen und einen hülsenförmigen Abschnitt 6a, 6b auf, wobei sich der hülsenförmige Abschnitt in 6b in das Innere des Spulenkörpers 2 hinein erstreckt. Der hülsenförmige Abschnitt 6b greift in einen Hohlraum radial innerhalb des Spulenkörpers 2 ein, wobei dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Spulenkörpers 2 angepasst ist. Der scheibenförmige Abschnitt 6a liegt in axialer Richtung an dem Spulenkörper 2 bzw. der Umsprit- zung 5 an und bestimmt somit die axiale Position des ersten Magnetjochs 6.FIG. 1 shows an electromagnetic actuating unit 1 of a hydraulic valve with a first embodiment according to the invention of an actuating element 20 in longitudinal section. The electromagnetic actuator 1 has a bobbin 2, which carries a coil 4 consisting of several turns of a suitable wire, which is at least partially surrounded by an encapsulation 5 of non-magnetisable material. A first magnetic yoke 6 has a disk-shaped and a sleeve-shaped section 6a, 6b, wherein the sleeve-shaped section in FIG. 6b extends into the interior of the bobbin 2. The sleeve-shaped portion 6b engages in a cavity radially inside the bobbin 2, wherein the outer diameter is adapted to the inner diameter of the bobbin 2. The disk-shaped section 6a abuts against the bobbin 2 or the encapsulation 5 in the axial direction and thus determines the axial position of the first magnetic yoke 6.
Der Spulenkörper 2 ist weiterhin in einem topfförmigen Gehäuse 7 angeordnet, in dessen Boden eine Aufnahmeöffnung 8 vorgesehen ist. In der Aufnahmeöff- nung 8 ist ein zweites Magnetjoch 9 aufgenommen, das in axialer Richtung in den Spulenkörper 2 hinein ragt. Dabei stehen sich die offenen Enden 10 des ersten und zweiten Magnetjochs 6, 9 über einen Luftspalt 11 axial gegenüber.The bobbin 2 is further arranged in a cup-shaped housing 7, in the bottom of a receiving opening 8 is provided. In the reception 8, a second magnetic yoke 9 is accommodated, which projects into the coil body 2 in the axial direction. In this case, the open ends 10 of the first and second magnetic yoke 6, 9 are axially opposite one another via an air gap 11.
Das erste und zweite Magnetjoch 6, 9 begrenzen einen Ankerraum 12, in dem ein axial verschiebbares Betätigungselement 20 angeordnet ist. Das Betätigungselement 20 umfasst einen Anker 13 und eine fest mit dem Anker 13 verbundene Stößelstange 14. Die Stößelstange 14 ist teilweise in einer Aufnahme 21 des Ankers 13 angeordnet und erstreckt sich durch eine am zweiten Mag- netjoch 9 ausgebildete Öffnung 15, wobei ein Ende der Stößelstange 14 im montierten Zustand der Stelleinheit 1 an einem teilweise dargestellten Steuerkolben 3 des ansonsten nicht dargestellten Hydraulikabschnitts des Hydraulikventils anliegt. Somit wird durch Bestromen der Spule 4 das Betätigungselement 20 verschoben und somit der Steuerkolben 3 des Wegeventils betätigt. Innerhalb der Öffnung 15 ist eine Gleithülse 16 vorgesehen, um Reibungsverluste an dieser Stelle zu minimieren.The first and second magnetic yokes 6, 9 delimit an armature space 12, in which an axially displaceable actuating element 20 is arranged. The actuating element 20 comprises an armature 13 and a push rod 14 fixedly connected to the armature 13. The push rod 14 is partially arranged in a receptacle 21 of the armature 13 and extends through an opening 15 formed on the second magnet yoke 9, one end of which Push rod 14 rests in the assembled state of the actuating unit 1 on a partially shown control piston 3 of the hydraulic section of the hydraulic valve, not shown otherwise. Thus, the actuator 20 is displaced by energizing the coil 4 and thus the control piston 3 of the directional control valve is actuated. Within the opening 15, a sliding sleeve 16 is provided in order to minimize friction losses at this point.
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, die aus magnetisierbaren Materialien bestehen, dienen dabei als Flusspfad, der durch den Luftspalt 11 zwischen dem Anker 13 und dem ersten und zweiten Magnetjoch 6, 9 komplettiert wird. Bei Bestromung der Spule 4 wirkt auf den Anker 13 eine Kraft in Richtung des zweiten Magnetjochs 9, 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 3 wirkt, kann der Anker 13 und damit der Steuerkolben 3 in jeder beliebigen Stellung zwischen zwei Extremstellungen positioniert werden.During operation, 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, which consist of magnetizable materials 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. When current flows through the coil 4 acts on the armature 13, a force in the direction of the second magnetic yoke 9, which is dependent on the amount of current to the coil 4. By balancing the magnetic force acting on the armature 13, and a spring force acting on the control piston 3, the armature 13 and thus the control piston 3 can be positioned in any position between two extreme positions.
Der Anker 13 ist mit axial verlaufenden Bohrungen 18 versehen, die an beiden axialen Seitenflächen des Ankers 13 offen ausgebildet sind. Die Bohrungen 18 verbinden somit zwei Hohlräume 19, die in axialer Richtung des Ankers 13 angeordnet sind und von diesem getrennt werden. Während der Bewegung des Ankers 13 kann über die Bohrungen 18 ein Druckausgleich zwischen den Hohlräumen 19 stattfinden und in der Stelleinheit 1 vorhandenes Schmiermittel ausgetauscht werden. Somit wird die Reibung zwischen dem Anker 13 und dem ersten Magnetjoch 6 und die Hysterese der Strom-Weg Kennlinie der Stellein- heit 1 reduziert.The armature 13 is provided with axially extending bores 18 which are open on both axial side surfaces of the armature 13. The holes 18 thus connect two cavities 19 which are arranged in the axial direction of the armature 13 and are separated from it. During the movement of the Anchor 13 can take place via the holes 18, a pressure equalization between the cavities 19 and replaced in the actuator 1 existing lubricant. Thus, the friction between the armature 13 and the first yoke 6 and the hysteresis of the current-displacement curve of the actuator unit 1 is reduced.
Die Stößelstange 14 ist in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform massiv, d.h. nicht hohl, ausgebildet. Somit können hohe Kräfte übertragen werden, ohne die Stößelstange 14 zu deformieren. Die Stößelstange 14 ist kraftschlüs- sig in der Aufnahme 21 des Ankers 13 befestigt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Stößelstange 14 mit leichtem Übermaß zu der Aufnahme 21 gefertigt und in diese eingepresst ist. An der äußeren Mantelfläche der im Wesentlichen zylindrisch ausgeführten Stößelstange 14 ist ein Vorsprung 17 in Form einer in Umfangsrichtung der Stößelstange 14 umlaufenden Scheibe ausgebildet. Der Vorsprung 17 dient zum einen als Wegbegrenzung während des Einpressens der Stößelstange 14 in die Aufnahme 21. Des Weiteren dient der Vorsprung 17 als Anschlag gegenüber dem zweiten Magnetjoch 9 während des Betriebs der Stelleinheit 1. Somit wird verhindert, dass der Anker 13 großflächig an dem zweiten Magnetjoch 9 zur Anlage kommt. Somit werden Adhäsionskräfte auf Grund des in der Stelleinheit 1 vorhandenen Schmiermittels bei Anlage des Vorsprungs 17 an dem zweiten Magnetjoch 9 reduziert.The push rod 14 is solid in the embodiment shown in Figure 1, i. not hollow, trained. Thus, high forces can be transmitted without deforming the push rod 14. The push rod 14 is frictionally secured in the receptacle 21 of the armature 13. This can be achieved, for example, by making the push rod 14 slightly oversized with the receptacle 21 and pressing it into it. On the outer circumferential surface of the substantially cylindrically executed push rod 14, a projection 17 in the form of a circumferential in the circumferential direction of the push rod 14 disc is formed. The projection 17 serves as a travel limit during the pressing of the push rod 14 in the receptacle 21. Furthermore, the projection 17 serves as a stop against the second magnetic yoke 9 during operation of the actuator 1. Thus, the anchor 13 is prevented over a large area on the second magnetic yoke 9 comes to rest. Thus, adhesion forces are reduced due to the lubricant present in the setting unit 1 upon contact of the projection 17 on the second magnetic yoke 9.
Figur 2 zeigt eine Stößelstange 14 einer zweiten Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Betätigungselements 20 im Längsschnitt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist diese Stößelstange 14 hohl ausgebildet, wodurch das Gewicht des Betätigungselements 20 reduziert wird. Des Weiteren ist an der Mantelfläche der Stößelstange 14 kein Vorsprung 17 ausgebildet, was zu einer weiteren Reduktion des Gewichts der Stößelstange 14 führt.FIG. 2 shows a push rod 14 of a second embodiment of an actuating element 20 according to the invention in longitudinal section. In contrast to the first embodiment, this push rod 14 is hollow, whereby the weight of the actuating element 20 is reduced. Furthermore, no projection 17 is formed on the lateral surface of the push rod 14, which leads to a further reduction of the weight of the push rod 14.
Figur 3 zeigt Stößelstange 14 einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betätigungselements 20 im Längsschnitt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist diese Stößelstange 14 in dem Bereich, der in die Aufnahme 21 des Ankers 13 eingreift hohl ausgebildet, während der restliche Teil massiv ausgeführt ist. Somit wird das Gewicht der Stößelstange 14 reduziert, wobei gleichzeitig auf Grund der hohen Steifigkeit des Teils der Stößelstange 14, der außerhalb der Aufnahme 21 angeordnet ist, hohe Kräfte auf den Steuerkolben 3 übertragen werden können. Des Weiteren wird das Einpressen der Stößelstange 14 in die Aufnahme 21 erleichtert. Das in die Aufnahme 21 eingreifende Ende der Stößelstange 14 ist mit einer Einführphase 22 versehen.FIG. 3 shows push rod 14 of a further embodiment of an actuating element 20 according to the invention in longitudinal section. In contrast to the first embodiment, this push rod 14 is in the area which in the Receiving 21 of the armature 13 engages hollow, while the rest of the part is solid. Thus, the weight of the push rod 14 is reduced, at the same time high forces can be transmitted to the control piston 3 due to the high rigidity of the part of the push rod 14, which is arranged outside the receptacle 21. Furthermore, the pressing of the push rod 14 is facilitated in the receptacle 21. The engaging in the receptacle 21 end of the push rod 14 is provided with an insertion phase 22.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Stößelstangen 14 sind mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt. Dazu wird ein Rohling, beispielsweise ein Stück Draht, eines geeigneten Material mittels eines Stempels mit Druck beaufschlagt, so dass das Material unterhalb dessen Schmelztemperatur zu fließen beginnt und eine Form, die ein negativ der gewünschten Form der Stößelstange 14 darstellt, ausfüllt. Vorteil dieser Methode ist die durch dieses Verfah- ren erreichbare Oberflächengüte, wodurch aufwändige und kostenintensive Nachbehandlungsschritte nicht nötig sind. Des Weiteren können komplexe Strukturen, beispielsweise der Vorsprung 17 oder die Einführphase 22, kostengünstig während des Fließpressverfahrens realisiert werden. Gleichzeitig kann während des Herstellungsverfahrens eine Kaltverfestigung der Oberfläche er- folgen, wodurch die Lebensdauer der Stößelstange 14 erhöht wird. Alternativ oder zusätzlich können weitere die Oberfläche der Stößelstange 14 härtende Verfahren, beispielsweise durch Aufbringen geeigneter Beschichtungen, Laserhärten oder weitere Kaltverfestigungsverfahren durchgeführt werden. Vorteilhafterweise werden lediglich die hoch beanspruchten Teile der Oberfläche, wie beispielsweise die Lagerfläche im Bereich der Gleithülse 16, die Kontaktfläche zu dem Steuerkolben 3 und oder der Vorsprung 17 gehärtet. Die Stößelstange 14 besteht vorteilhafterweise aus einem nicht magnetisierba- ren Material um zum einen das von der Spule 4 erzeugte Magnetfeld nicht zu stören und zum anderen um zu verhindern , dass magnetisierbare Partikel aus dem Schmier-/Druckmittel der Brennkraftmaschine aufgesammelt und in die Stelleinheit 1 eingeführt werden, wodurch die Gleitflächen der Gleithülse 16, der Stößelstange 14, des Ankers 13 oder des ersten bzw. zweiten Magnetjochs 6, 9 beschädigt werden können. Die Stößelstange 14 besteht aus einem geeigneten Metall bzw. einer geeigneten Metalllegierung. Beispielsweise können nicht magnetisierbare Stähle Anwendung finden, wodurch eine hohe Widerstandskraft der Stößelstange 14 gegenüber auf diese wirkenden Kräfte erreicht werden kann. Des Weiteren können Leichtmetalle vorgesehen werden, beispielsweise Aluminium oder Magnesium, wodurch das Gewicht der Stößelstange 14 reduziert wird und somit die Ansprechgeschwindigkeit der Stelleinheit 1 bzw. deren Hystereseverhalten positiv beeinflusst wird. The push rods 14 shown in FIGS. 1 to 3 are produced by means of an extrusion process. For this purpose, a blank, such as a piece of wire, a suitable material by means of a punch is pressurized so that the material begins to flow below its melting temperature and a shape that is a negative of the desired shape of the push rod 14 fills. The advantage of this method is the surface quality that can be achieved by this method, which makes complicated and costly post-treatment steps unnecessary. Furthermore, complex structures, for example the projection 17 or the insertion phase 22, can be realized cost-effectively during the extrusion molding process. At the same time, a work hardening of the surface can take place during the production process, which increases the life of the push rod 14. Alternatively or additionally, further methods curing the surface of the push rod 14 can be carried out, for example by applying suitable coatings, laser hardening or further work hardening methods. Advantageously, only the highly stressed parts of the surface, such as the bearing surface in the region of the sliding sleeve 16, the contact surface to the control piston 3 and or the projection 17 are hardened. The push rod 14 is advantageously made of a nichtmagnetisierba- ren material on the one hand not to disturb the magnetic field generated by the coil 4 and on the other hand to prevent magnetizable particles collected from the lubricating / pressure fluid of the internal combustion engine and introduced into the actuator 1 be, whereby the sliding surfaces of the sliding sleeve 16, the push rod 14, the armature 13 or the first and second magnetic yoke 6, 9 can be damaged. The push rod 14 is made of a suitable metal or a suitable metal alloy. For example, non-magnetizable steels can be used, whereby a high resistance force of the push rod 14 can be achieved with respect to these forces acting. Furthermore, light metals may be provided, for example aluminum or magnesium, whereby the weight of the push rod 14 is reduced and thus the response speed of the actuator 1 or its hysteresis behavior is positively influenced.
Bezugszeichenreference numeral
1 Stelleinheit1 actuator
2 Spulenkörper2 bobbins
3 Steuerkolben3 control piston
4 Spule4 coil
5 Umsphtzung5 reversion
6 erstes Magnetjoch6 first magnetic yoke
6a scheibenförmiger Abschnitt6a disc-shaped section
6b hülsenförmiger Abschnitt6b sleeve-shaped section
7 Gehäuse7 housing
8 Aufnahmeöffnung8 receiving opening
9 zweites Magnetjoch9 second yoke
10 Ende10 end
11 Luftspalt11 air gap
12 Ankerraum12 anchor room
13 Anker13 anchors
14 Stößelstange14 pushrod
15 Öffnung15 opening
16 Gleithülse16 sliding sleeve
17 Vorsprung17 lead
18 Bohrung18 hole
19 Hohlraum19 cavity
20 Betätigungselement20 actuator
21 Aufnahme21 recording
22 Einführphase 22 introduction phase

Claims

Patentansprüche claims
1. Betätigungselement (20) einer elektromagnetischen Stelleinheit (1 ) eines Hydraulikventils, das zumindest einen Anker (13), der in der Stelleinheit (1 ) verschiebbar angeordnet ist, und eine fest mit dem Anker (13) verbundene Stößelstange (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt ist.An actuating element (20) of an electromagnetic actuating unit (1) of a hydraulic valve which has at least one armature (13) which is displaceably arranged in the actuating unit (1) and a push rod (14) fixedly connected to the armature (13), characterized in that the push rod (14) is made by means of an extrusion molding process.
2. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche der Stößelstange (14) mittels eines Kaltverfestigungsverfahrens zumindest teilweise gehärtet ist.Second actuating element (20) according to claim 1, characterized in that an outer surface of the push rod (14) is at least partially cured by means of a work hardening process.
3. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche der Stößelstange (14) im Bereich einer Lagerfläche ge- härtet ist.3. Actuating element (20) according to claim 1, characterized in that an outer surface of the push rod (14) is hardened in the region of a bearing surface.
4. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche der Stößelstange (14) im Bereich einer Kontaktfläche zu einem Steuerkolben (3) gehärtet ist.4. Actuating element (20) according to claim 1, characterized in that an outer surface of the push rod (14) is hardened in the region of a contact surface to a control piston (3).
5. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an einer äußeren Fläche der Stößelstange (14) ein Vorsprung (17) ausgebildet ist.5. Actuator (20) according to claim 1, characterized in that on an outer surface of the push rod (14) has a projection (17) is formed.
6. Betätigungselement (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche des Vorsprungs (17) gehärtet ist.6. Actuator (20) according to claim 5, characterized in that an outer surface of the projection (17) is hardened.
7. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist.7. actuating element (20) according to claim 1, characterized in that the push rod (14) is at least partially hollow.
8. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht. 8. actuating element (20) according to claim 1, characterized in that the push rod (14) consists of a non-magnetizable material.
9. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) aus einem Leichtmetall besteht.9. actuating element (20) according to claim 1, characterized in that the push rod (14) consists of a light metal.
10. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Stößelstange (14) zumindest teilweise mit einer die Härte erhöhenden Beschichtung versehen ist. 10. Actuating element (20) according to claim 1, characterized in that the surface of the push rod (14) is at least partially provided with a hardness-increasing coating.
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