WO2015048833A1 - Solenoid spool valve - Google Patents

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WO2015048833A1
WO2015048833A1 PCT/AT2014/050226 AT2014050226W WO2015048833A1 WO 2015048833 A1 WO2015048833 A1 WO 2015048833A1 AT 2014050226 W AT2014050226 W AT 2014050226W WO 2015048833 A1 WO2015048833 A1 WO 2015048833A1
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WO
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valve
armature
anchor plate
edge
end stop
Prior art date
Application number
PCT/AT2014/050226
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Ploeckinger
Rudolf Scheidl
Christoph Gradl
Bernd Winkler
Paul Foschum
Original Assignee
Linz Center Of Mechatronics Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Linz Center Of Mechatronics Gmbh filed Critical Linz Center Of Mechatronics Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0686Braking, pressure equilibration, shock absorbing
    • F16K31/0696Shock absorbing, e.g. using a dash-pot
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/065Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members
    • F16K11/07Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members with cylindrical slides
    • F16K11/0708Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members with cylindrical slides comprising means to avoid jamming of the slide or means to modify the flow

Definitions

  • the invention is in the field of hydraulic valves and more particularly relates to a solenoid valve.
  • Solenoid valves are valves that are actuated by electromagnets. Depending on the design, solenoid valves can switch very quickly. In the field of hydraulics different types of solenoid valves are known. Essentially, one can distinguish between (solenoid) slide valves and seat valves. In contrast to seat valves, slide valves have a valve slide (valve piston), which is displaceably mounted in the valve housing along its longitudinal axis. The valve spool has running surfaces which can slide along the corresponding surface in the valve housing. In the valve housing usually inlets or outlets are provided for the hydraulic fluid. The valve spool has control edges, which interact with the inlets and outlets.
  • a volume flow of hydraulic fluid through the control edge is possible.
  • the overlap can be adjusted via the position of the valve slide.
  • the valve spool can be moved by means of an electromagnet from a first end position (rest position) to a second end position, whereby the control edges of the valve spool open or close a flow path for the hydraulic fluid.
  • the electromagnet can work against the restoring force of a spring, which forces the valve spool with de-energized electromagnet in the rest position.
  • Slide valves have - in contrast to valves of other types - generally the advantage that more complex valve types (eg 5/2-way valves) can be relatively easily realized by a suitable design of the control edges and the inlets and outlets.
  • the two end positions, between which the valve slide can move, are defined by corresponding end stops in the interior of the valve housing. Especially with valves that switch very quickly due to the design, the impact of the valve slide on the end stops can lead to wear.
  • valvespool on a soft magnetic armature which also forms the movable part of the electromagnetic actuator and cooperates with the electromagnet. That part of the interior of the valve housing which adjoins the electromagnet and in which also the armature reciprocates (hence also the term armature space), can at least partially be filled with hydraulic fluid. A seal of the anchor space would be very expensive.
  • the hydraulic fluid in the armature chamber can slightly dampen the movement of the valve spool. Since this damping is deliberately kept very low by constructive measures in fast-switching spool valves (to enable rapid switching), thereby the above-mentioned problem of wear on the end stops and the valve spool is not avoided.
  • the valve comprises a valve housing having a longitudinal axis and a valve slide displaceably mounted along the longitudinal axis of the valve housing and having an anchor plate.
  • An electromagnet is arranged in the valve housing such that it can exert a force on the armature plate in order to displace it from a first end position to a second end position, the end positions being determined by end stops.
  • a semi-open, filled with hydraulic fluid during operation damping space is provided, which is formed by at least one circumferential edge.
  • Anchor plate and associated end stop touch along the peripheral edge. When the anchor plate abuts against the end stop, a return flow channel is provided between the damping chamber and the surrounding armature space.
  • the valve comprises a valve housing having a longitudinal axis and a valve slide displaceably mounted along the longitudinal axis of the valve housing and having an anchor plate.
  • An electromagnet is arranged in the valve housing so that it has a force can exert on the anchor plate to move it in an armature space from a first end position to a second end position.
  • the valve body has at least two ports for hydraulic fluid inflow and outflow.
  • the valve spool has at least two control edges and at least two channels, which connect the two ports with the armature space.
  • control edges are designed such that - depending on the position of the armature plate - a first of the control edges opens or closes a first flow path between the two ports, and at least one second control edge opens or closes a further flow path that leads across the armature space.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a 2/2-way solenoid valve according to an example of the invention, wherein the valve spool is in the first end position (rest position);
  • Figure 2 is a longitudinal section through the magnetic spool valve according to Figure 1, wherein the valve spool is held by the electromagnet in the second end position;
  • Figure 3 shows a cross section through the magnetic spool valve, wherein the
  • Figure 4 is an enlarged view of a portion of the anchor plate of Figure 1 according to an example of the invention.
  • Figure 5 is an enlarged view of a portion of the anchor plate according to another example of the invention.
  • Figure 6 is an enlarged view of a part of the anchor plate according to another example of the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of an anchor plate according to the in Fig.
  • Figure 8 is a schematic representation of an anchor plate according to an alternative embodiment and their interaction with the corresponding end stop
  • Figure 9 is a schematic representation of an anchor plate according to a further alternative embodiment and their interaction with the corresponding end stop;
  • Figure 10 is another example of an alternative design of the anchor plate with drilled Nachströmkanälen under the edges along which the armature touches the end stop;
  • FIG. 11 shows another example of an alternative design of the anchor plate with notches in the edges along which the armature touches the end stop;
  • Figure 12 is another example of an alternative design of the anchor plate with a symmetrical about the longitudinal axis edge along which the armature touches the end stop;
  • Figure 13 shows the hydraulic equivalent circuit of the solenoid valve.
  • like reference characters designate like or corresponding components of same or similar meaning.
  • valve slide in particular its control edges
  • valve housing in particular the inlets and outlets arranged therein for the hydraulic fluid
  • Figures 1 and 2 show the same solenoid valve.
  • Figure 1 shows the valve spool 3 in its designated as "first end position" rest position (valve closed)
  • Figure 2 shows the valve spool 3 in its second end position (valve open), in which this by the magnetic actuator 4 against the restoring force of a spring 43rd (See also hydraulic equivalent circuit diagram in Fig. 13.)
  • a spring 43rd See also hydraulic equivalent circuit diagram in Fig. 13.
  • the solenoid valve includes, inter alia, a valve housing 1 with a housing cover 1 1, a valve slide 3 (valve piston) and a pressure-tight magnetic actuator 4, which has a yoke 41, a coil wound thereon 42, an armature and the spring 43.
  • the armature, ie the movable part of the magnet actuator 4 is formed in the present example by the armature plate 31, which is also part of the valve spool 3.
  • the anchor plate 31 and the remaining part of the valve spool 3 may be made in one piece.
  • the valve spool 3 can also be composed of two or more components (possibly of different materials) (of which one component is, for example, the anchor plate 31).
  • the valve spool 3 is partially hollow to make this as easy as possible, which in turn allows fast switching.
  • the solenoid valve is essentially rotationally symmetrical about the longitudinal axis L, but this need not necessarily be the case.
  • the (approximately) symmetry results in practice in that the valve housing 1 and the valve slide 3, are usually made by turning.
  • the valve spool 3 is mounted in the interior of the valve housing 1 such that it can slide along the longitudinal axis L (in the axial direction) on the running surfaces 33. That is, the outer dimension (the diameter) of the valve spool 3 and the inner dimension (inner diameter) of that part of the valve housing 1 in which the valve spool 3 is supported are matched according to a clearance fit, so that sliding is possible.
  • the valve slide 3 also has circumferential grooves whose edges are also referred to as "control edges" 32, 32 ', since the valve is open or closed depending on the overlap of the control edges with the inner wall of the valve housing 2.
  • control edges 32, 32 '
  • the valve slide 3 is in its first end position (rest position)
  • the overlap of the control edge 32 with the corresponding part of the inner wall (between the grooves 15 and 16) of the valve housing 1 is positive
  • the overlap of the control edge 32 'with the corresponding part the inner wall (left of the groove 15) is also positive, that is, the control edges 32 and 32 'close the flow path between port A and port B, the valve is closed.
  • the valve spool 3 is in its second end position in which it is held by the solenoid actuator 4.
  • the overlap of the control edge 32 with the corresponding part of the inner wall (between the grooves 15 and 16) of the valve housing 1 is negative, ie there remains a gap. That is, hydraulic fluid may flow from port A through groove 15 and control edge 32 into groove 16 toward port B (or vice versa), the valve is open. The majority of the volume flow flows over the control edge 32.
  • the electromagnet is essentially constructed as a pot magnet.
  • the yoke 41 serves as an iron core for the coil 42 and also provides the magnetic return.
  • the pot magnet like the armature plate 31, is symmetrical about the longitudinal axis L. assigns. Joch 41 and anchor plate 31 are for example made of a magnetic material, such as a soft magnetic or ferromagnetic material.
  • the pot magnet ie the yoke 41 and the coil 42
  • the housing cover 1 1 which in turn can be screwed into the valve housing 1.
  • Housing cover 1 1 and valve housing 1 have corresponding thread.
  • the valve housing 1 together with the housing cover 1 1 can be made of non-magnetic stainless steel.
  • the solenoid thus operates against the spring force of the spring 43 and in the currentless coil, the spring 43 presses the armature in the first end position (rest position), which is defined by a corresponding end stop on the inside of the housing 1 (see Fig. 1).
  • the region inside the valve housing 1 in which the armature plate 31 can reciprocate is referred to as the armature space 5 (essentially the area between the end stops which define the end positions of the armature).
  • FIG. 3 shows the illustration of a cross section through the magnetic slide valve, wherein the end face 313 of the anchor plate 31 facing the magnet is visible (see FIG. 4).
  • FIG. 4 shows a corresponding longitudinal section through the anchor plate 31. It is merely an enlarged view of a part of the anchor plate of FIG. 1.
  • the armature plate 31 has a plurality of bores 34, which serve to reduce the flow resistance of the armature plate 31.
  • hydraulic fluid 2 can thus flow from one side of the armature plate 31 (end face 313, oriented toward the magnet) through the bores 34 to the other side of the armature plate 31 (rear side 313 '). So it does not have the entire displaced by the anchor plate 31 Hydraulic fluid 2 outside flow past the anchor plate 31.
  • the bore in the middle of the armature plate 31 forms the flow channel 35 'which connects the interior of the (hollow) valve slide with the armature space 5 and thus a flow from the port A via the radially extending channel 35, the interior of the valve slide towards the armature space 5 allows.
  • recesses 38 and 38 ' are provided on the front side 313 of the armature plate 31 and on its rear side 313'.
  • the recesses 38 and 38 'do not extend radially to the outer edge of the anchor plate 31, whereby the edges 322 and 322' are formed.
  • the hydraulic fluid 2 from the recess 32 or 32 'via the edges 321 and 322 or 321' and 322 'must be displaced. This creates a pressure in the recesses 23 and 32 ', which counteracts the respective movement.
  • edges 321 and 322 (and 322 'and 321') have a height difference of Ah on the end positions only linearly on one edge 321 or 321 'as possible. This lies in the range of a few micrometers (eg
  • Ah 15pm
  • a peripheral recess 36 (a circumferential groove) may be provided along the narrow side of the anchor plate, so that on both sides of the groove 36 (on the groove flanks) narrow, resilient webs 37 and 37 'arise.
  • the circumferential groove 36 and the depth of the recesses 38 are matched to each other such that the
  • the effect of unequal high edges 322 and 321 (or 322 'and 321') with respect to the damping characteristic (which may be undesirable) is thus compensated by the compliance of the web 37 (or 37 ').
  • hydraulic fluid can flow into the recess 32 or 32 'through the gap (which arises due to the height difference Ah), as a result of which a negative pressure (in comparison to the pressure in the armature space 5) in the recess 32 (or 32 ') avoided and a "sticking" of the armature is prevented at the end stop.
  • the peripheral webs 37 and 37 'shown in FIG. 4 have on their outer sides (thus peripherally on the outer edge of the end face 313 and the rear side 323' of the anchor plate 31) the aforementioned groove-shaped recesses 32 and 32 '.
  • D diameter
  • D 5mm
  • a first edge 321 extends along the circumference of the anchor plate 31 and a second edge 322 concentric with the first, which adjoins the recess 38.
  • the edges 321 'and 322' are arranged in the same way.
  • the arrangement of the webs 37 is substantially symmetrical with respect to a plane of symmetry E, which is perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the plane of symmetry E is shown in FIG. 4.
  • a symmetrical design is not mandatory.
  • the grooves 32, 32 ' have the advantage that only their sharp edges 321 and 322 or 321' and 322 'abut the respective end stops.
  • the anchor plate is thus not flat on an end stop, but along the line defined by an edge (eg 321 or 321 '), which in turn has the consequence that the anchor plate 31 does not "stick” to the end stop even at high pressures Adhesive is thereby prevented that, for example, by the mentioned height difference Ah between two adjacent edges (eg 321 and 322) a Nachströmkanal is formed, can flow through the release of the armature from the end stop hydraulic fluid into the respective groove 32 (or 32 ').
  • Fig. 5 an alternative embodiment of a solenoid valve according to the invention is shown, the difference being only in the design of the anchor plate 31 and the end stops.
  • the armature plate 31 is constructed substantially identical to that in the previous example of FIG. 4.
  • the circumferential recess 36 is missing and no resilient webs are formed (see webs 37 and 37 'in Fig. 4).
  • the resilient webs are now in the end stops (with EA and EA ') realized, which are formed by the webs 13 and 13'.
  • a circumferential groove 12 is provided in the housing cover 1 1, so that the remaining web 13, which serves as an end stop EA, is thin enough to have the desired resilient property.
  • the opposite end stop EA ' is formed by the surface of the web 13'. Structurally this is realized by a sleeve with L-shaped profile, wherein a leg of the L-shape forms the resilient web 13 '.
  • the operation of the arrangement is the same as in the previous example.
  • the spring effect is achieved in both cases by thin webs.
  • the webs are arranged on the armature and the end stops EA, EA 'are rigid.
  • the webs are realized in the end stops EA, EA ', and the armature is rigid. A combination of both variants (webs at the end stop and at the anchor) would also be possible.
  • FIG. 6 yet another embodiment is shown.
  • This example corresponds essentially to the example from Fig. 4, but in addition to the channel 35 'which leads from the interior of the valve slide 3 into the armature space 5, also the channel 35 "' is provided, but this opens at the rear side 313 ' Anchor plate 31, whereas the channel 35 'opens at the end face of the anchor plate 31.
  • the additional channel 35' not the entire volume flow (cross-sectional area of the valve spool 3 times Ver shift) must be passed through the channel 35' and in addition the flushing the armature space 5 and thus the cooling of the magnet further improved.
  • FIGS. 8 and 9 show alternative embodiments with which, however, essentially the same damping effect is achieved.
  • figure 7A shows the edge of an anchor plate 31 at a distance of approximately h from the end stop EA.
  • the armature plate 31 has - as in the example of FIGS. 1 to 4 - a groove-shaped recess 32 which is bounded by two sharp (acute-angled) edges 322 and 321. Without elastic deformation of the anchor plate 31 (see Fig. 4) or the end stop EA (see Fig.
  • the distance between the (outer) edge 321 and the end stop EA is h and the distance between the (inner) Edge 322 and the end stop EA equal h + Ah.
  • the difference Ah is compensated by an elastic deformation of the armature plate 31 or of the end stop EA.
  • hydraulic fluid is displaced from the volume X between the armature plate 31 and the end stop EA, with the displaced hydraulic fluid having to flow over the edges 321 and 322 (see dashed arrows in FIG. 7A).
  • the flow across the edges 321 and 322 behaves similar to a flow through an orifice and the damping force is (in the simplified model) proportional to v 2 / h 2 , where v is the velocity of the Ankers designated.
  • the damping force of a simple gap would be proportional to v / h 3 , which also explains the "sticking" of the anchor at low velocities v and very small gaps h for the case where the anchor plate 31 would lie approximately flat against the end stop EA.
  • This residual gap forms a downstream channel through which, when the armature accelerates away from the end stop EA, hydraulic fluid can flow into the recess 32 (see dashed arrow in FIG. 7B).
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment to FIG. 7.
  • the difference Ah of the effective gap length between the end stop and the two edges 322 and 321 is not realized by unequal high edges, but by a level of height Ah in the end stop. Analogous to FIG. 7A, in FIG.
  • FIG. 8A shows the gap length between end stop EA and edge 321 and between end stop EA and edge 322 it is h + Ah.
  • the two solutions according to FIG. 7 and FIG. 8 can therefore be regarded as equivalent.
  • Fig. 8A shows the situation when approaching between armature plate 31 and end stop EA and the displacement of hydraulic fluid via the edges 322 and 321 analogous to the example of Fig. 7A.
  • Fig. 8B shows the situation of acceleration of the armature plate 31 away from the end stop EA. Analogous to the previous example (FIG.
  • the residual gap of the length Ah between end stop EA and edge 322 allows a subsequent flow (see dashed arrow) of hydraulic fluid from the armature space 5 into the volume defined by the recess 32 between the armature plate 31 and the end stop EA ,
  • FIG. 9 shows a further alternative embodiment of the magnetic slide valve.
  • the anchor plate 31 has a front surface on a flat surface and the end stop EA is designed similar to the anchor plate in the previous example.
  • the end stop EA has a groove-shaped recess 32a, which is bounded by the (acute-angled) edges 322a and 321a.
  • the edges have a height difference of Ah, so that the effective gap length between armature plate 31 and end stop - as in the previous examples - at one edge (321 a) h and at the other edge (322 a) is h + Ah.
  • the operation is identical as explained with reference to FIG.
  • the end stop EA is made retrograde. That is, the end stop EA is realized on a thin web, so that it is before the contact between the armature plate 31 and end stop to the aforementioned elastic deformation comes (see also the example of Fig. 5, web 13).
  • FIGS. 10 and 11 show further alternatives to the previously described examples.
  • an anchor plate 31 is shown, which is constructed substantially the same as the anchor plate 31 of FIG. 5.
  • the operation of the thus realized damping mechanism has been explained with reference to FIG.
  • a significant difference between the previous example according to FIGS. 5 and 7 and the anchor plate according to FIG. 10 is that the inflow channel, which according to FIG. 7 is formed by the height difference Ah of the edges 322 and 321, now passes through small holes 36 is formed, which connects under the edge 322 (and 322 ') through the area in the recess 32 (and 32') with the surrounding armature space 5.
  • FIG. 11A shows a longitudinal section and FIG. 11 B the associated side view.
  • FIG. 12 shows a further example of an alternative embodiment of the valve slide 3, in particular the anchor plate 31.
  • the front side of the anchor plate instead of a circumferential groove-shaped recess 32 delimited by two concentrically extending edges 321, 322, the front side of the anchor plate has a central recess 32b which extends from a circumferential edge 322b becomes limited.
  • the edge 322b has Nachströmkanäle, such as the edge 322 in the examples of FIG. 10 or 1 1.
  • Damping force is (in the simplified model) proportional to v 2 / h 2 , where v denotes the speed of the armature.
  • v denotes the speed of the armature.
  • the damping force is also less dependent on the viscosity of the hydraulic fluid, and thus temperature-induced fluctuations in the viscosity are less pronounced.
  • FIG. 13 shows the previously mentioned hydraulic equivalent circuit diagram of the valve including the second flow path through the armature space for cooling the magnetic actuator 4.

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Abstract

The invention relates to a solenoid spool valve. According to a first example of the invention, the valve comprises: a valve housing, which has a longitudinal axis; and a valve spool, which is supported in such a way that the valve spool can be moved along the longitudinal axis of the valve housing and which has an armature plate (31). An electromagnet is arranged in the valve housing in such a way that the electromagnet can apply a force to the armature plate in order to move the armature plate from a first end position to a second end position, wherein the end positions are defined by end stops. A half-open damping chamber, which is filled with hydraulic fluid during operation and is formed by at least one peripheral edge, is provided on an end stop or an a side of the armature plate. The armature plate and the associated end stop touch each other along the peripheral edge. If the armature plate lies against the end stop, a return-flow channel is provided between the damping chamber and the surrounding armature chamber.

Description

Magnetschieberventil  Magnetic slide valve
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hydraulikventile und betrifft insbesondere ein Magnetschieberventil. The invention is in the field of hydraulic valves and more particularly relates to a solenoid valve.
Magnetventile sind Ventile, die von Elektromagneten betätigt werden. Abhängig von der Bauart können Magnetventile sehr schnell schalten. Im Bereich der Hydraulik sind unterschiedliche Bauarten von Magnetventilen bekannt. Im Wesentlichen kann man zwischen (Magnet-) Schieberventilen und Sitzventilen un- terscheiden. Im Gegensatz zu Sitzventilen weisen Schieberventile einen Ventilschieber (Ventilkolben) auf, der im Ventilgehäuse entlang seiner Längsachse verschiebbar gelagert ist. Der Ventilschieber weist Laufflächen auf, welche entlang korrespondierender Fläche im Ventilgehäuse gleiten können. Im Ventilgehäuse sind üblicherweise Einlässe bzw. Auslässe für die Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. Der Ventilschieber weist Steuerkanten auf, welche mit den Ein- und Auslässen zusammenwirken. Je nach Überdeckung (positiv oder negativ) von Steuerkante und einer korrespondierenden Kante eines Einlasses oder eines Auslasses ist ein Volumenstrom von Hydraulikflüssigkeit über die Steuerkante möglich. Die Überdeckung ist über die Position des Ventilschiebers ein- stellbar. Bei elektromagnetischen Schaltventilen (schaltenden Magnetventilen) kann der Ventilschieber mit Hilfe eines Elektromagneten von einer ersten Endlage (Ruhelage) in eine zweite Endlage verschoben werden, wodurch die Steuerkanten des Ventilschiebers einen Strömungspfad für die Hydraulikflüssigkeit öffnen oder schließen. Der Elektromagnet kann dabei gegen die Rückstellkraft einer Feder arbeiten, welche den Ventilschieber bei stromlosem Elektromagneten in die Ruhelage zwingt. Schieberventile haben - im Gegensatz zu Ventilen anderer Bauart - allgemein den Vorteil, dass sich komplexere Ventiltypen (z.B. 5/2-Wegeventile) verhältnismäßig einfach durch eine geeignete Gestaltung der Steuerkanten und der Ein- und Auslässe realisieren lassen. Die beiden Endlagen, zwischen denen sich der Ventilschieber bewegen kann, werden durch entsprechende Endanschläge im Inneren des Ventilgehäuses definiert. Vor allem bei Ventilen, die konstruktionsbedingt sehr schnell schalten, kann das Anschlagen des Ventilschiebers an die Endanschläge zu Verschleiß führen. Solenoid valves are valves that are actuated by electromagnets. Depending on the design, solenoid valves can switch very quickly. In the field of hydraulics different types of solenoid valves are known. Essentially, one can distinguish between (solenoid) slide valves and seat valves. In contrast to seat valves, slide valves have a valve slide (valve piston), which is displaceably mounted in the valve housing along its longitudinal axis. The valve spool has running surfaces which can slide along the corresponding surface in the valve housing. In the valve housing usually inlets or outlets are provided for the hydraulic fluid. The valve spool has control edges, which interact with the inlets and outlets. Depending on the overlap (positive or negative) of the control edge and a corresponding edge of an inlet or an outlet, a volume flow of hydraulic fluid through the control edge is possible. The overlap can be adjusted via the position of the valve slide. In electromagnetic switching valves (switching solenoid valves), the valve spool can be moved by means of an electromagnet from a first end position (rest position) to a second end position, whereby the control edges of the valve spool open or close a flow path for the hydraulic fluid. The electromagnet can work against the restoring force of a spring, which forces the valve spool with de-energized electromagnet in the rest position. Slide valves have - in contrast to valves of other types - generally the advantage that more complex valve types (eg 5/2-way valves) can be relatively easily realized by a suitable design of the control edges and the inlets and outlets. The two end positions, between which the valve slide can move, are defined by corresponding end stops in the interior of the valve housing. Especially with valves that switch very quickly due to the design, the impact of the valve slide on the end stops can lead to wear.
Bei Magnetventilen weist der Ventilschieber einen weichmagnetischen Anker auf, der gleichzeitig den beweglichen Teil des elektromagnetischen Aktors bildet und mit dem Elektromagneten zusammenwirkt. Jener Teil des Inneren des Ventilgehäuses, der an den Elektromagneten angrenzt und in dem sich auch der Anker hin- und herbewegt (daher auch die Bezeichnung Ankerraum), kann zumindest teilweise mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sein. Eine Abdichtung des Ankerraums wäre sehr aufwändig. Die im Ankerraum befindliche Hydraulikflüssigkeit kann die Bewegung des Ventilschiebers geringfügig dämpfen. Da bei schnell schaltenden Schieberventilen diese Dämpfung durch konstruktive Maßnahmen bewusst sehr gering gehalten wird (um ein schnelles Schalten zu ermöglichen), wird dadurch die oben erwähnte Problematik des Verschleißes an den Endanschlägen und am Ventilschieber nicht vermieden. Bei bekannten Ventilen ist im Allgemeinen nicht sichergestellt, dass der Ankerraum vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, da sich der Ankerraum im Wesentlichen durch Leckage füllt. Ist der Ankerraum nicht ausreichend mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, kommt die dämpfende Wirkung der Hydraulikflüssigkeit nicht oder nicht voll zum Tragen und das erwähnte Verschleißproblem kommt verschärft zum Tragen. In solenoid valves, the valve spool on a soft magnetic armature, which also forms the movable part of the electromagnetic actuator and cooperates with the electromagnet. That part of the interior of the valve housing which adjoins the electromagnet and in which also the armature reciprocates (hence also the term armature space), can at least partially be filled with hydraulic fluid. A seal of the anchor space would be very expensive. The hydraulic fluid in the armature chamber can slightly dampen the movement of the valve spool. Since this damping is deliberately kept very low by constructive measures in fast-switching spool valves (to enable rapid switching), thereby the above-mentioned problem of wear on the end stops and the valve spool is not avoided. In known valves, it is generally not ensured that the armature space is completely filled with hydraulic fluid, since the armature space substantially fills with leakage. If the armature space is not sufficiently filled with hydraulic fluid, the damping effect of the hydraulic fluid is not or not fully effective and the mentioned wear problem comes to bear sharper.
Ein weiteres Problem, welches insbesondere bei schnell schaltenden Schieberventilen auftreten kann, ist eine unzureichende Kühlung des Elektromagneten. Ein schnelles Schalten wird durch eine hohe Beschleunigung des Ventilschiebers erreicht, die wiederum durch hohe magnetische Kräfte (und eine geringe Masse des Ventilschiebers) bewirkt wird. Aus diesem Grund fließen im Elektromagnet hohe Ströme, die insbesondere bei einer kompakten Bauweise des Magneten zu einer starken Erwärmung des Magneten führen können. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein in Bezug auf die oben erwähnte Problematik des Verschleißes verbessertes Magnetschieberventil zu schaffen. Eine verbesserte Kühlung des Elektromagneten wäre zudem wünschenswert. Die erwähnte Aufgabe wird durch ein Magnetschieberventil gemäß Anspruch 1 oder 8 gelöst. Unterschiedliche Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Another problem, which can occur especially with fast switching spool valves, is insufficient cooling of the electromagnet. A fast switching is achieved by a high acceleration of the valve spool, which in turn is due to high magnetic forces (and a low Mass of the valve spool) is effected. For this reason, flow in the electromagnet high currents, which can lead to a strong heating of the magnet in particular in a compact design of the magnet. The object underlying the invention can be seen to provide an improved in relation to the above-mentioned problem of wear solenoid valve. An improved cooling of the electromagnet would also be desirable. The mentioned object is achieved by a solenoid valve according to claim 1 or 8. Various embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Es wird ein Magnetschieberventil beschrieben. Gemäß einem ersten Beispiel der Erfindung umfasst das Ventil ein Ventilgehäuse mit einer Längsachse sowie einen entlang der Längsachse des Ventilgehäuses verschiebbar gelagerten Ventilschieber, der eine Ankerplatte aufweist. Ein Elektromagnet ist derart im Ventilgehäuse angeordnet, dass er eine Kraft auf die Ankerplatte ausüben kann, um diese von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage zu verschie- ben, wobei die Endlagen durch Endanschläge festgelegt werden. An einem Endanschlag oder an einer Seite der Ankerplatte ist ein halboffener, im Betrieb mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Dämpfungsraum vorgesehen, der durch mindestens eine umlaufende Kante gebildet wird. Ankerplatte und zugehöriger Endanschlag berühren sich entlang der umlaufenden Kante. Bei am Endan- schlag anliegender Ankerplatte ist ein Rückstromkanal zwischen Dämpfungsraum und umgebendem Ankerraum vorgesehen. A solenoid valve will be described. According to a first example of the invention, the valve comprises a valve housing having a longitudinal axis and a valve slide displaceably mounted along the longitudinal axis of the valve housing and having an anchor plate. An electromagnet is arranged in the valve housing such that it can exert a force on the armature plate in order to displace it from a first end position to a second end position, the end positions being determined by end stops. At an end stop or on one side of the anchor plate, a semi-open, filled with hydraulic fluid during operation damping space is provided, which is formed by at least one circumferential edge. Anchor plate and associated end stop touch along the peripheral edge. When the anchor plate abuts against the end stop, a return flow channel is provided between the damping chamber and the surrounding armature space.
Gemäß einem weiteren Beispiel der Erfindung umfasst das Ventil ein Ventilgehäuse mit einer Längsachse sowie einen entlang der Längsachse des Ventilge- häuses verschiebbar gelagerten Ventilschieber, der eine Ankerplatte aufweist. Ein Elektromagnet ist derart im Ventilgehäuse angeordnet, dass er eine Kraft auf die Ankerplatte ausüben kann, um diese in einem Ankerraum von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage zu verschieben. Das Ventilgehäuse weist mindestens zwei Ports für Zu- und Abfluss von Hydraulikflüssigkeit auf. Der Ventilschieber weist mindestens zwei Steuerkanten auf sowie mindestens zwei Kanäle, welche die beiden Ports mit dem Ankerraum verbinden. Die Steuerkanten sind derart gestaltet, dass - abhängig von der Position der Ankerplatte - eine erste der Steuerkanten einen ersten Strömungspfad zwischen den beiden Ports öffnet oder verschließt, und mindestens eine zweite Steuerkanten einen weiteren Strömungspfad, der über den Ankerraum führt, öffnet oder verschließt. According to a further example of the invention, the valve comprises a valve housing having a longitudinal axis and a valve slide displaceably mounted along the longitudinal axis of the valve housing and having an anchor plate. An electromagnet is arranged in the valve housing so that it has a force can exert on the anchor plate to move it in an armature space from a first end position to a second end position. The valve body has at least two ports for hydraulic fluid inflow and outflow. The valve spool has at least two control edges and at least two channels, which connect the two ports with the armature space. The control edges are designed such that - depending on the position of the armature plate - a first of the control edges opens or closes a first flow path between the two ports, and at least one second control edge opens or closes a further flow path that leads across the armature space.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegen- den Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to the examples shown in the figures. The illustrations are not necessarily to scale and the invention is not limited to the aspects presented. Instead, emphasis is placed on presenting the principles on which the invention is based. In the pictures shows:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein 2/2-Wege-Magnetschieberventil gemäß einem Beispiel der Erfindung, wobei sich der Ventilschieber in der ersten Endlage (Ruhelage) befindet; 1 shows a longitudinal section through a 2/2-way solenoid valve according to an example of the invention, wherein the valve spool is in the first end position (rest position);
Figur 2 einen Längsschnitt durch das Magnetschieberventil gemäß Figur 1 , wobei der Ventilschieber vom Elektromagneten in der zweiten Endlage gehalten wird; Figur 3 einen Querschnitt durch das Magnetschieberventil, wobei die dem Figure 2 is a longitudinal section through the magnetic spool valve according to Figure 1, wherein the valve spool is held by the electromagnet in the second end position; Figure 3 shows a cross section through the magnetic spool valve, wherein the
Magneten zugewandte Seite der Ankerplatte sichtbar ist;  Magnet facing side of the anchor plate is visible;
Figur 4 einen vergrößerte Darstellung eines Teils der Ankerplatte aus Fig. 1 gemäß einem Beispiel der Erfindung; Figur 5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Ankerplatte gemäß einem weiteren Beispiel der Erfindung; Figure 4 is an enlarged view of a portion of the anchor plate of Figure 1 according to an example of the invention. Figure 5 is an enlarged view of a portion of the anchor plate according to another example of the invention;
Figur 6 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Ankerplatte gemäß einem weiteren Beispiel der Erfindung; Figure 6 is an enlarged view of a part of the anchor plate according to another example of the invention;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Ankerplatte gemäß dem in Fig. 7 shows a schematic representation of an anchor plate according to the in Fig.
1 gezeigten Ausführungsbeispiel und deren Zusammenwirkung mit dem korrespondierenden Endanschlag;  1 embodiment shown and their interaction with the corresponding end stop;
Figur 8 eine schematische Darstellung einer Ankerplatte gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel und deren Zusammenwirkung mit dem korrespondierenden Endanschlag; Figur 9 eine schematische Darstellung einer Ankerplatte gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel und deren Zusammenwirkung mit dem korrespondierenden Endanschlag; Figure 8 is a schematic representation of an anchor plate according to an alternative embodiment and their interaction with the corresponding end stop; Figure 9 is a schematic representation of an anchor plate according to a further alternative embodiment and their interaction with the corresponding end stop;
Figur 10 eine weiteres Bespiel einer alternativen Gestaltung der Ankerplatte mit gebohrten Nachströmkanälen unter den Kanten, entlang denen der Anker den Endanschlag berührt; Figure 10 is another example of an alternative design of the anchor plate with drilled Nachströmkanälen under the edges along which the armature touches the end stop;
Figur 1 1 eine weiteres Bespiel einer alternativen Gestaltung der Ankerplatte mit Einkerbungen in den Kanten, entlang denen der Anker den End- anschlag berührt; FIG. 11 shows another example of an alternative design of the anchor plate with notches in the edges along which the armature touches the end stop;
Figur 12 eine weiteres Bespiel einer alternativen Gestaltung der Ankerplatte mit einer symmetrisch um die Längsachse umlaufenden Kante entlang der der Anker den Endanschlag berührt; und Figure 12 is another example of an alternative design of the anchor plate with a symmetrical about the longitudinal axis edge along which the armature touches the end stop; and
Figur 13 das hydraulische Ersatzschaltbild des Magnetschieberventils. In den Abbildungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Komponenten mit gleicher oder ähnlicher Bedeutung. Figure 13 shows the hydraulic equivalent circuit of the solenoid valve. In the figures, like reference characters designate like or corresponding components of same or similar meaning.
Die folgende Beschreibung verwendet als illustratives Beispiel ein 2/2-Wege- Magnetschieberventil. Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf derartige 2/2-Wegeventile, sondern kann problemlos auch auf andere Typen von Magnetschieberventilen übertragen werden. Die unterschiedlichen Ventiltypen unterscheiden sich im Wesentlichen an der konstruktiven Ausgestaltung des Ventilschiebers (insbesondere dessen Steuerkanten) sowie des Ventilgehäuses (insbesondere der darin angeordneten Ein- und Auslässe für die Hydraulikflüssigkeit). The following description uses as an illustrative example a 2/2-way solenoid valve. However, the application of the invention is not limited to such 2/2-way valves, but can be easily transferred to other types of solenoid valves. The different valve types differ essentially in the structural design of the valve slide (in particular its control edges) and the valve housing (in particular the inlets and outlets arranged therein for the hydraulic fluid).
Die Abbildungen 1 und 2 zeigen dasselbe Magnetschieberventil. Abbildung 1 zeigt den Ventilschieber 3 in seiner als„erste Endlage" bezeichneten Ruhelage (Ventil geschlossen), Abbildung 2 zeigt den Ventilschieber 3 in seiner zweiten Endlage (Ventil offen), in der dieser durch den magnetischen Aktor 4 gegen die Rückstell kraft einer Feder 43 gehalten wird (siehe auch hydraulisches Ersatzschaltbild in Fig. 13). Manche Teile des Ventils sind der Übersichtlichkeit wegen nur in einer der beiden Figuren 1 und 2 beschriftet. Figures 1 and 2 show the same solenoid valve. Figure 1 shows the valve spool 3 in its designated as "first end position" rest position (valve closed), Figure 2 shows the valve spool 3 in its second end position (valve open), in which this by the magnetic actuator 4 against the restoring force of a spring 43rd (See also hydraulic equivalent circuit diagram in Fig. 13.) For reasons of clarity, some parts of the valve are labeled only in one of the two FIGS.
Im dargestellten Beispiel umfasst das Magnetschieberventil unter anderem ein Ventilgehäuse 1 mit einem Gehäusedeckel 1 1 , einen Ventilschieber 3 (Ventilkolben) und einen druckdichten Magnetaktor 4, welcher ein Joch 41 , eine darauf gewickelte Spule 42, einen Anker sowie die Feder 43 aufweist. Der Anker, d.h. der bewegliche Teil des Magnetaktors 4 wird im vorliegenden Beispiel durch die Ankerplatte 31 gebildet, welche gleichzeitig Teil des Ventilschiebers 3 ist. Die Ankerplatte 31 und der übrige Teil des Ventilschiebers 3 können aus einem Stück gefertigt sein. Alternativ kann der Ventilschieber 3 auch aus zwei o- der mehreren Bauelementen (möglicherweise aus unterschiedlichen Werkstof- fen) zusammengesetzt sein (wovon ein Bauelement z.B. die Ankerplatte 31 ist). Der Ventilschieber 3 ist teilweise hohl, um diesen möglichst leicht zu machen, was wiederum ein schnelles Schalten ermöglicht. In the illustrated example, the solenoid valve includes, inter alia, a valve housing 1 with a housing cover 1 1, a valve slide 3 (valve piston) and a pressure-tight magnetic actuator 4, which has a yoke 41, a coil wound thereon 42, an armature and the spring 43. The armature, ie the movable part of the magnet actuator 4 is formed in the present example by the armature plate 31, which is also part of the valve spool 3. The anchor plate 31 and the remaining part of the valve spool 3 may be made in one piece. Alternatively, the valve spool 3 can also be composed of two or more components (possibly of different materials) (of which one component is, for example, the anchor plate 31). The valve spool 3 is partially hollow to make this as easy as possible, which in turn allows fast switching.
Im dargestellten Beispiel ist das Magnetschieberventil ist im Wesentlichen rota- tionssymmetrisch um die Längsachse L, was jedoch nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Die (näherungsweise) Symmetrie ergibt sich in der Praxis dadurch, dass das Ventilgehäuse 1 und der Ventilschieber 3, üblicherweise durch Drehen gefertigt werden. Der Ventilschieber 3 ist im Inneren des Ventilgehäuses 1 derart gelagert, dass dieser entlang der Längsachse L (in axialer Richtung) an den Laufflächen 33 gleiten kann. Das heißt, die Außenabmessung (der Durchmesser) des Ventilschiebers 3 und die Innenabmessung (Innendurchmesser) jenes Teils des Ventilgehäuses 1 , in dem der Ventilschieber 3 gelagert ist, sind entsprechend einer Spielpassung aufeinander abgestimmt, sodass ein Gleiten möglich ist. Im Inneren des Ventilgehäuses sind umlaufende Nuten 15 und 16 angeordnet, in die radiale Bohrungen münden, welche die Anschlüsse für die Hydraulikflüssigkeit 2 bilden. Die Anschlüsse sind in Fig. 1 und 2 mit„Port A" und„Port B" bezeichnet, wobei beide Ports jeweils entweder als Einlass (Pumpenanschluss) oder als Auslass (Arbeitsanschluss) fungieren können. In the example shown, the solenoid valve is essentially rotationally symmetrical about the longitudinal axis L, but this need not necessarily be the case. The (approximately) symmetry results in practice in that the valve housing 1 and the valve slide 3, are usually made by turning. The valve spool 3 is mounted in the interior of the valve housing 1 such that it can slide along the longitudinal axis L (in the axial direction) on the running surfaces 33. That is, the outer dimension (the diameter) of the valve spool 3 and the inner dimension (inner diameter) of that part of the valve housing 1 in which the valve spool 3 is supported are matched according to a clearance fit, so that sliding is possible. In the interior of the valve housing circumferential grooves 15 and 16 are arranged, open into the radial bores, which form the connections for the hydraulic fluid 2. The ports are labeled "Port A" and "Port B" in Figures 1 and 2, both of which ports may function as either an inlet (pump port) or an outlet (working port).
Der Ventilschieber 3 weist ebenfalls umlaufende Nuten auf, deren Kanten auch als„Steuerkanten" 32, 32' bezeichnet werden, da je nach Überdeckung der Steuerkanten mit der Innenwand des Ventilgehäuses 2 das Ventil offen oder geschlossen ist. In der in Fig. 1 dargestellten Situation befindet sich der Ventil- Schieber 3 in seiner ersten Endlage (Ruhelage), die Überdeckung der Steuerkante 32 mit dem korrespondierenden Teil der Innenwand (zwischen den Nuten 15 und 16) des Ventilgehäuses 1 ist positiv. Die Überdeckung der Steuerkante 32' mit dem korrespondierenden Teil der Innenwand (links der Nut 15) ist ebenso positiv, das heißt die Steuerkanten 32 und 32' verschließen den Strö- mungspfad zwischen Port A und Port B, das Ventil ist geschlossen. In der in Fig. 1 dargestellten Situation befindet sich der Ventilschieber 3 in seiner zweiten Endlage, in der er vom Magnetaktor 4 gehalten wird. In diesem Fall ist die Überdeckung der Steuerkante 32 mit dem korrespondierenden Teil der Innenwand (zwischen den Nuten 15 und 16) des Ventilgehäuses 1 negativ, d.h. es bleibt eine Lücke. Das heißt, es kann Hydraulikflüssigkeit vom Port A über die Nut 15 und die Steuerkante 32 in die Nut 16 hin zum Port B strömen (oder umgekehrt), das Ventil ist offen. Der Großteil des Volumenstroms fließt über die Steuerkante 32. Die Überdeckung der Steuerkante 32' mit dem korrespondierenden Teil der Innenwand (link der Nut 15) ist ebenso negativ: Folglich ist auch eine Strömung vom Port A über die Nut 15, die Steuerkante 32', die Kanäle 35 und 35', den Ankerraum 5 und den Kanal 35" hin zur Nut 16 und damit zum Port B möglich. Dieser zweite Strömungspfad ermöglicht bei offenem Ventil einen geringen, je- doch definierten Volumenstrom über den Ankerraum 5, der an den Magnetaktor 4 angrenzt. Dieser Volumenstrom durch den Ankerraum 5 ermöglicht einen effizienten Abtransport der in der Spule 42 entstehenden Wärme und sorgt damit für eine Kühlung des Magnetaktors 4. Des Weiteren wird auch sichergestellt, dass der Ankerraum 5 (annähernd) vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und eventuell im Ankerraum 5 vorhandene Luft nach einigen wenigen Schaltzyklen (z.B. über den Auslass Port B) abtransportiert wird. The valve slide 3 also has circumferential grooves whose edges are also referred to as "control edges" 32, 32 ', since the valve is open or closed depending on the overlap of the control edges with the inner wall of the valve housing 2. In the situation illustrated in FIG the valve slide 3 is in its first end position (rest position), the overlap of the control edge 32 with the corresponding part of the inner wall (between the grooves 15 and 16) of the valve housing 1 is positive, the overlap of the control edge 32 'with the corresponding part the inner wall (left of the groove 15) is also positive, that is, the control edges 32 and 32 'close the flow path between port A and port B, the valve is closed. In the situation shown in Fig. 1, the valve spool 3 is in its second end position in which it is held by the solenoid actuator 4. In this case, the overlap of the control edge 32 with the corresponding part of the inner wall (between the grooves 15 and 16) of the valve housing 1 is negative, ie there remains a gap. That is, hydraulic fluid may flow from port A through groove 15 and control edge 32 into groove 16 toward port B (or vice versa), the valve is open. The majority of the volume flow flows over the control edge 32. The overlap of the control edge 32 'with the corresponding part of the inner wall (left of the groove 15) is also negative: Consequently, there is also a flow from the port A via the groove 15, the control edge 32', the channels 35 and 35 ', the armature space 5 and the channel 35 "to the groove 16 and thus to the port B. This second flow path allows a small, but defined volume flow through the armature space 5, the magnetic actuator with open valve 4. This volume flow through the armature space 5 allows efficient removal of the heat generated in the coil 42 and thus ensures cooling of the magnetic actuator 4. Furthermore, it is also ensured that the armature space 5 is (approximately) completely filled with hydraulic fluid and possibly Air present in the armature space 5 is removed after a few switching cycles (eg via the outlet port B).
Wie eingangs erwähnt hängt die konkrete Ausgestaltung der Steuerkanten und der Innenwand des Ventilgehäuses vom Ventiltyp ab, wobei hier beispielhaft ein 2/2-Wegeventil beschrieben ist. Die Gestaltung des Ankers und des Elektromagneten ist weitgehend unabhängig vom Ventiltyp und wird in der Folge näher beschrieben. Im vorliegenden Beispiel ist der Elektromagnet im Wesentlichen ein wie ein Topfmagnet aufgebaut. Das Joch 41 dient als Eisenkern für die Spule 42 und sorgt auch für den magnetischen Rückschluss. Der Topfmagnet ist, wie auch die die Ankerplatte 31 , symmetrisch um die Längsachse L ange- ordnet. Joch 41 und Ankerplatte 31 sind beispielsweise aus einem Magnetwerkstoff, z.B. einem weichmagnetischem bzw. ferromagnetischem Werkstoff. Im vorliegenden Beispiel ist der Topfmagnet (d.h. das Joch 41 und die Spule 42) in den Gehäusedeckel 1 1 eingebettet, der wiederum in das Ventilgehäuse 1 ein- geschraubt werden kann. Gehäusedeckel 1 1 und Ventilgehäuse 1 weisen entsprechende Gewinde auf. Um den magnetischen Fluss auf das Joch und den Anker zu konzentrieren können das Ventilgehäuse 1 samt Gehäusedeckel 1 1 aus unmagnetischem Edelstahl gefertigt sein. Zwischen dem Joch 41 und der Ankerplatte 31 ist mindestens eine Feder 43 angeordnet, die die Ankerplatte 31 vom Joch 41 wegdrückt. Der Elektromagnet arbeitet damit gegen die Federkraft der Feder 43 und bei stromloser Spule drückt die Feder 43 die Anker in die erste Endlage (Ruhelage), welche durch einen entsprechenden Endanschlag an der Innenseite des Gehäuses 1 definiert ist (siehe Fig. 1 ). Jener Bereich im Inneren des Ventilgehäuses 1 , in dem sich die Ankerplatte 31 hin- und herbe- wegen kann, wird als Ankerraum 5 bezeichnet (im Wesentlichen also der Bereich zwischen den Endanschlägen, welche die Endlagen des Ankers definieren). As mentioned above, the specific configuration of the control edges and the inner wall of the valve housing depends on the valve type, with a 2/2-way valve being described here by way of example. The design of the armature and the electromagnet is largely independent of the valve type and will be described in more detail below. In the present example, the electromagnet is essentially constructed as a pot magnet. The yoke 41 serves as an iron core for the coil 42 and also provides the magnetic return. The pot magnet, like the armature plate 31, is symmetrical about the longitudinal axis L. assigns. Joch 41 and anchor plate 31 are for example made of a magnetic material, such as a soft magnetic or ferromagnetic material. In the present example, the pot magnet (ie the yoke 41 and the coil 42) is embedded in the housing cover 1 1, which in turn can be screwed into the valve housing 1. Housing cover 1 1 and valve housing 1 have corresponding thread. In order to concentrate the magnetic flux on the yoke and the armature, the valve housing 1 together with the housing cover 1 1 can be made of non-magnetic stainless steel. Between the yoke 41 and the anchor plate 31 at least one spring 43 is arranged, which presses the anchor plate 31 away from the yoke 41. The solenoid thus operates against the spring force of the spring 43 and in the currentless coil, the spring 43 presses the armature in the first end position (rest position), which is defined by a corresponding end stop on the inside of the housing 1 (see Fig. 1). The region inside the valve housing 1 in which the armature plate 31 can reciprocate is referred to as the armature space 5 (essentially the area between the end stops which define the end positions of the armature).
Unterschiedliche Beispiele einer erfindungsgemäßen Gestaltung der Anker- platte 31 und der zugehörigen Endanschläge werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 näher beschrieben. In Figur 3 zeigt die Darstellung eines Querschnitts durch das Magnetschieberventil, wobei die dem Magneten zugewandte Stirnseite 313 der Ankerplatte 31 sichtbar ist (vgl. Fig. 4). Figur 4 zeigt einen korrespondierenden Längsschnitt durch die Ankerplatte 31 . Es handelt sich dabei lediglich um eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Ankerplatte aus Fig. 1 . Die Ankerplatte 31 weist mehrere Bohrungen 34 auf, welche dazu dienen, den Strömungswiderstand der Ankerplatte 31 zu reduzieren. Beim Schalten des Ventils kann so Hydraulikflüssigkeit 2 von einer Seite der Ankerplatte 31 (Stirnseite 313, zum Magneten hin orientiert) durch die Boh- rungen 34 hindurch auf die andere Seite der Ankerplatte 31 (Rückseite 313') hin strömen. Es muss also nicht die gesamte von der Ankerplatte 31 verdrängte Hydraulikflüssigkeit 2 außen an der Ankerplatte 31 vorbeiströmen. Die Bohrung in der Mitte der Ankerplatte 31 bildet den Strömungskanal 35' welche den Innenraum des (hohlen) Ventilschiebers mit dem Ankerraum 5 verbindet und somit eine Strömung vom Port A über den radial verlaufenden Kanal 35, den In- nenraum des Ventilschiebers hin zum Ankerraum 5 ermöglicht. Ein Rückfluss von Hydraulikflüssigkeit vom Ankerraum 5 hin zum Port B wird durch eine weitere Bohrung in der Ankerplatte 31 ermöglicht, welche in den Figuren 3 und 4 als Kanal 35" bezeichnet ist. Durch die Kanäle 35, 35' und 35" wird parallel zum Hauptströmungspfad (von der Nut 15 über die Steuerkante 32 in die Nut 16) ein weiterer Strömungspfad über den Ankerraum 5 ermöglicht (von der Nut 15 über die Steuerkante 32' in den Ankerraum und zurück zur Nut 16). Dieser weitere Strömungspfad, der auch in dem hydraulischen Ersatzschaltbild in Fig. 13 skizziert ist, ermöglicht eine kontinuierliche Spülung des Ankerraums 5 mit Hydraulikflüssigkeit 2. Auf diese Weise wird die von der Spule 42 erzeugte Wärme effizient abgeführt und der Magnetaktor gekühlt. Die Hydraulikflüssigkeit 2 dient dabei als Kühlmittel. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass der Ankerraum mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und eventuell vorhandene Lufteinschlüsse abtransportiert werden. Different examples of an inventive design of the anchor plate 31 and the associated end stops are described in more detail below with reference to Figures 3 to 6. 3 shows the illustration of a cross section through the magnetic slide valve, wherein the end face 313 of the anchor plate 31 facing the magnet is visible (see FIG. 4). FIG. 4 shows a corresponding longitudinal section through the anchor plate 31. It is merely an enlarged view of a part of the anchor plate of FIG. 1. The armature plate 31 has a plurality of bores 34, which serve to reduce the flow resistance of the armature plate 31. When the valve is switched, hydraulic fluid 2 can thus flow from one side of the armature plate 31 (end face 313, oriented toward the magnet) through the bores 34 to the other side of the armature plate 31 (rear side 313 '). So it does not have the entire displaced by the anchor plate 31 Hydraulic fluid 2 outside flow past the anchor plate 31. The bore in the middle of the armature plate 31 forms the flow channel 35 'which connects the interior of the (hollow) valve slide with the armature space 5 and thus a flow from the port A via the radially extending channel 35, the interior of the valve slide towards the armature space 5 allows. Reflux of hydraulic fluid from the armature space 5 to the port B is facilitated by another bore in the armature plate 31, which is designated as channel 35 "in Figures 3 and 4. Through the channels 35, 35 'and 35" becomes parallel to the main flow path (From the groove 15 via the control edge 32 in the groove 16) allows a further flow path over the armature space 5 (from the groove 15 via the control edge 32 'in the armature space and back to the groove 16). This further flow path, which is also sketched in the hydraulic equivalent circuit diagram in FIG. 13, permits continuous flushing of the armature space 5 with hydraulic fluid 2. In this way, the heat generated by the coil 42 is efficiently dissipated and the magnetic actuator is cooled. The hydraulic fluid 2 serves as a coolant. At the same time it is ensured that the armature space is filled with hydraulic fluid and any air pockets are removed.
In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel sind auf der Stirnseite 313 der Ankerplatte 31 sowie auf deren Rückseite 313' Ausnehmungen 38 bzw. 38' vorgesehen. Die Ausnehmungen 38 und 38' erstrecken sich radial nicht bis an den äußeren Rand der Ankerplatte 31 , wodurch die Kanten 322 bzw. 322' gebildet werden. Beim Verschieben des Ventilschieber 3 muss die Hydraulikflüssigkeit 2 aus der Ausnehmung 32 bzw. 32' über die Kanten 321 und 322 bzw. 321 ' und 322' verdrängt werden. Dadurch entsteht ein Druck in den Ausnehmungen 23 bzw. 32', welcher der jeweiligen Bewegung entgegen wirkt. Je geringer der Restspalt h zwischen dem feststehenden Anschlag und den Kanten 321 und 322 bzw. 321 ' und 322' ist desto größer wird der Druck (vgl. auch Fig. 7). Bei Schaltzeiten im Bereich von 1 ms ergeben sich Drücke von rund 100 bar. Um in den Endlagen nur linienförmig auf möglichst einer Kante 321 bzw. 321 ' aufzuliegen weisen die Kanten 321 und 322 (sowie 322' und 321 ') eine Höhendifferenz von Ah auf. Diese liegt dabei im Bereich von wenigen Mikrometern (z.B. In the example shown in FIG. 4, recesses 38 and 38 'are provided on the front side 313 of the armature plate 31 and on its rear side 313'. The recesses 38 and 38 'do not extend radially to the outer edge of the anchor plate 31, whereby the edges 322 and 322' are formed. When moving the valve spool 3, the hydraulic fluid 2 from the recess 32 or 32 'via the edges 321 and 322 or 321' and 322 'must be displaced. This creates a pressure in the recesses 23 and 32 ', which counteracts the respective movement. The smaller the residual gap h between the stationary stop and the edges 321 and 322 or 321 'and 322', the greater the pressure becomes (compare also FIG. With switching times in the range of 1 ms, pressures of around 100 bar result. To go in The edges 321 and 322 (and 322 'and 321') have a height difference of Ah on the end positions only linearly on one edge 321 or 321 'as possible. This lies in the range of a few micrometers (eg
Ah=15pm) und muss nicht auf beiden Seiten der Ankerplatte gleich sein. Ah = 15pm) and does not have to be the same on both sides of the anchor plate.
In einer Ausführungsform kann entlang der Schmalseite der Ankerplatte eine umlaufende Ausnehmung 36 (eine umlaufende Nut) vorgesehen sein, so dass an beiden Seiten der Nut 36 (an den Nutflanken) schmale, federnde Stege 37 und 37' entstehen. Die Tiefe d (z.B. d=1 ,5 mm) der umlaufenden Nut 36 und die Tiefe der Ausnehmungen 38 sind derart aufeinander abgestimmt, dass dieIn one embodiment, a peripheral recess 36 (a circumferential groove) may be provided along the narrow side of the anchor plate, so that on both sides of the groove 36 (on the groove flanks) narrow, resilient webs 37 and 37 'arise. The depth d (e.g., d = 1, 5 mm) of the circumferential groove 36 and the depth of the recesses 38 are matched to each other such that the
Stege 37 und 37' beim Abbremsen der Bewegung der Ankerplatte durch den in der Rille 32 (oder 32') auftretenden Druck (z.B. rund 100 bar) elastisch verformt (gebogen) werden, sodass der Höhenunterschied Ah der Kanten 322 und 321 (oder 322' und 321 ') praktisch kompensiert wird, wodurch die effektive Dämp- fungscharakteristik nicht wesentlich von jener Dämpfungscharakteristik abweicht, die man beobachten könnte, wenn die Kanten 322 und 321 gleich hoch wären (Ah=0). Die in Bezug auf die Dämpfungscharakteristik (unter Umständen unerwünschte) Auswirkung ungleich hoher Kanten 322 und 321 (oder 322' und 321 ') wird also durch die Nachgiebigkeit des Stegs 37 (oder 37') ausgeglichen. Webs 37 and 37 'are elastically deformed (bent) during braking of the movement of the anchor plate by the pressure occurring in the groove 32 (or 32') (eg around 100 bar), so that the height difference Ah of the edges 322 and 321 (or 322 '). and 321 ') is virtually compensated, whereby the effective attenuation characteristic does not deviate significantly from the attenuation characteristic that could be observed if edges 322 and 321 were equally high (Ah = 0). The effect of unequal high edges 322 and 321 (or 322 'and 321') with respect to the damping characteristic (which may be undesirable) is thus compensated by the compliance of the web 37 (or 37 ').
Nach dem Kontakt zwischen der Ankerplatte 31 mit einem Endanschlag hebt sich diese wieder vom Endanschlag (aufgrund der Rückstellkraft des elastisch verformten Steges 31 bzw. 37') ab und es bleibt nur eine Kontaktlinie entlang der höheren Kante 321 bzw 321 '. Zwischen der anderen Kante 322 bzw. 322' und dem jeweiligen Endanschlag bleibt ein Spalt der Abmessung Ah. Dieser verbleibende Spalt bildet einen Nachströmkanal (für die Hydraulikflüssigkeit), durch den ein Druckausgleich zwischen dem Druck in den Ausnehmungen 32 bzw 32' und dem übrigen Ankerraum 5 sichergestellt wird. Beim Betätigen des Ventils kann durch den Spalt (der durch den Höhenunterschied Ah entsteht) Hydraulikflüssigkeit in die Ausnehmung 32 bzw 32' nachströmen, wodurch ein Unterdruck (im Vergleich zum Druck im Ankerraum 5) in der Ausnehmung 32 (oder 32') vermieden und ein„Festkleben" des Ankers an dem Endanschlag verhindert wird. After the contact between the anchor plate 31 with an end stop, it lifts off again from the end stop (due to the restoring force of the elastically deformed web 31 or 37 ') and only one contact line remains along the higher edge 321 or 321'. Between the other edge 322 or 322 'and the respective end stop remains a gap of dimension Ah. This remaining gap forms a Nachströmkanal (for the hydraulic fluid), by which a pressure equalization between the pressure in the recesses 32 and 32 'and the remaining armature space 5 is ensured. When the valve is actuated, hydraulic fluid can flow into the recess 32 or 32 'through the gap (which arises due to the height difference Ah), as a result of which a negative pressure (in comparison to the pressure in the armature space 5) in the recess 32 (or 32 ') avoided and a "sticking" of the armature is prevented at the end stop.
Die in Fig. 4 dargestellten umlaufenden Stege 37 und 37', weisen an ihren Au- ßenseiten (also umlaufend am äußeren Rand der Stirnseite 313 und der Rückseite 323' der Ankerplatte 31 ) die erwähnten rillenförmigen Ausnehmungen 32 und 32' auf. Die Kontur der Rille entspricht z.B. annähernd einem Kreisbogen (Durchmesser D, z.B. D=5mm). Am Rand der Rillen 32, 32' bilden sich jeweils zwei scharfe (spitzwinklige) Kanten. An der Stirnseite 313 verläuft eine erste Kante 321 entlang des Umfangs der Ankerplatte 31 und eine zweite Kante 322 konzentrisch zur ersten, wobei diese an die Ausnehmung 38 anschließt. An der Rückseite sind die Kanten 321 ' und 322' in gleicher Weise angeordnet. Die Anordnung der Stege 37 ist im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine Symmetrieebene E, die rechtwinklig zur Längsachse L liegt. Die Symmetrieebene E ist in Fig. 4 eingezeichnet. Eine symmetrische Gestaltung ist jedoch nicht zwingend. Die Rillen 32, 32' bewirken den Vorteil, dass lediglich deren scharfe Kanten 321 und 322 bzw. 321 ' und 322' an den jeweiligen Endanschlägen anliegen. Die Ankerplatte liegt also nicht flächig an einem Endanschlag an, sondern entlang der durch eine Kante (z.B. 321 oder 321 ') definierten Linie, was wiederum zur Folge hat, dass die Ankerplatte 31 auch bei hohen Drücken nicht am Endanschlag„klebt", wobei das Kleben dadurch verhindert wird, dass z.B. durch den erwähnten Höhenunterscheid Ah zwischen zwei benachbarten Kanten (z.B. 321 und 322) ein Nachströmkanal gebildet wird, durch den beim Lösen des Ankers vom Endanschlag Hydraulikflüssigkeit in die jeweilige Rille 32 (oder 32') nachströmen kann. The peripheral webs 37 and 37 'shown in FIG. 4 have on their outer sides (thus peripherally on the outer edge of the end face 313 and the rear side 323' of the anchor plate 31) the aforementioned groove-shaped recesses 32 and 32 '. The contour of the groove corresponds e.g. approximately a circular arc (diameter D, for example D = 5mm). At the edge of the grooves 32, 32 'each form two sharp (acute-angled) edges. At the end face 313, a first edge 321 extends along the circumference of the anchor plate 31 and a second edge 322 concentric with the first, which adjoins the recess 38. At the back the edges 321 'and 322' are arranged in the same way. The arrangement of the webs 37 is substantially symmetrical with respect to a plane of symmetry E, which is perpendicular to the longitudinal axis L. The plane of symmetry E is shown in FIG. 4. However, a symmetrical design is not mandatory. The grooves 32, 32 'have the advantage that only their sharp edges 321 and 322 or 321' and 322 'abut the respective end stops. The anchor plate is thus not flat on an end stop, but along the line defined by an edge (eg 321 or 321 '), which in turn has the consequence that the anchor plate 31 does not "stick" to the end stop even at high pressures Adhesive is thereby prevented that, for example, by the mentioned height difference Ah between two adjacent edges (eg 321 and 322) a Nachströmkanal is formed, can flow through the release of the armature from the end stop hydraulic fluid into the respective groove 32 (or 32 ').
In Fig. 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetschieberventils dargestellt, wobei der Unterschied lediglich in der Gestaltung der Ankerplatte 31 und der Endanschläge liegt. Gemäß dem Beispiel aus Fig. 5 ist die Ankerplatte 31 im Wesentlichen identisch aufgebaut wie in dem vorherigen Beispiel aus Fig. 4. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die umlaufende Ausnehmung 36 fehlt und keine federnden Stege gebildet werden (vgl. Stege 37 und 37' in Fig. 4). Im vorliegenden Beispiel sind die federnden Stege nun in den Endanschlägen (mit EA und EA' bezeichnet) realisiert, welche durch die Stege 13 und 13' gebildet werden. Im vorliegenden Beispiel ist im Gehäusedeckel 1 1 eine umlaufende Nut 12 vorgesehen, sodass der verbleibende Steg 13, der als Endanschlag EA dient, dünn genug ist, um die gewünschte federnde Eigenschaft zu besitzen. Der gegenüberliegende Endanschlag EA' wird durch die Oberfläche des Stegs 13' gebildet. Konstruktiv ist dieser durch eine Hülse mit L-förmigem Profil realisiert, wobei ein Schenkel der L- Form den federnden Steg 13' bildet. Die Funktionsweise der Anordnung ist die gleiche wie im vorherigen Beispiel. Die Federwirkung wird in beiden Fällen durch dünne Stege erreicht. Im ersten Beispiel (Fig. 4) sind die Stege am Anker angeordnet und die Endanschläge EA, EA' sind starr. Im zweiten Beispiel (Fig. 5) sind die Stege in den Endanschlägen EA, EA' realisiert, und der Anker ist starr. Auch eine Kombination aus beiden Varianten (Stege an Endanschlag und am Anker) wäre möglich. In Fig. 5, an alternative embodiment of a solenoid valve according to the invention is shown, the difference being only in the design of the anchor plate 31 and the end stops. According to the example of FIG. 5, the armature plate 31 is constructed substantially identical to that in the previous example of FIG. 4. The only difference is that the circumferential recess 36 is missing and no resilient webs are formed (see webs 37 and 37 'in Fig. 4). In the present example, the resilient webs are now in the end stops (with EA and EA ') realized, which are formed by the webs 13 and 13'. In the present example, a circumferential groove 12 is provided in the housing cover 1 1, so that the remaining web 13, which serves as an end stop EA, is thin enough to have the desired resilient property. The opposite end stop EA 'is formed by the surface of the web 13'. Structurally this is realized by a sleeve with L-shaped profile, wherein a leg of the L-shape forms the resilient web 13 '. The operation of the arrangement is the same as in the previous example. The spring effect is achieved in both cases by thin webs. In the first example (FIG. 4), the webs are arranged on the armature and the end stops EA, EA 'are rigid. In the second example (FIG. 5), the webs are realized in the end stops EA, EA ', and the armature is rigid. A combination of both variants (webs at the end stop and at the anchor) would also be possible.
In Figur 6 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Dieses Beispiel entspricht im Wesentlichen dem Beispiel aus Fig. 4, wobei jedoch zusätzlich zum Kanal 35', der vom Inneren des Ventilschiebers 3 in den Ankerraum 5 führt, auch noch der Kanal 35"' vorgesehen. Dieser mündet jedoch an der Rückseite 313' der Ankerplatte 31 , wohingegen der Kanal 35' an der Stirnseite der Ankerplatte 31 mündet. Durch den zusätzlichen Kanal 35"' muss nicht der gesamte Volumenstrom (Querschnittsfläche des Ventilschiebers 3 mal Ver- Schiebung) durch den Kanal 35' geleitet werden und zusätzlich wird die Spülung des Ankerraums 5 und damit die Kühlung des Magneten weiter verbessert. In Figure 6, yet another embodiment is shown. This example corresponds essentially to the example from Fig. 4, but in addition to the channel 35 'which leads from the interior of the valve slide 3 into the armature space 5, also the channel 35 "' is provided, but this opens at the rear side 313 ' Anchor plate 31, whereas the channel 35 'opens at the end face of the anchor plate 31. Through the additional channel 35' 'not the entire volume flow (cross-sectional area of the valve spool 3 times Ver shift) must be passed through the channel 35' and in addition the flushing the armature space 5 and thus the cooling of the magnet further improved.
Die Funktionsweise der Dämpfung des Aufpralls der Ankerplatte 31 an einem Endanschlag EA wird anhand der schematischen Darstellung in Fig. 7 näher er- läutert. In den Figur 8 und 9 sind alternative Ausführungsbeispiele gezeigt, mit denen jedoch im Wesentlichen dieselbe Dämpfungswirkung erzielt wird. Figur 7A zeigt den Rand einer Ankerplatte 31 in einem Abstand von rund h zum Endanschlag EA. Die Ankerplatte 31 weist - wie in dem Beispiel aus den Fig. 1 bis 4 - eine rillenförmige Ausnehmung 32 auf, die durch zwei scharfe (spitzwinklige) Kanten 322 und 321 begrenzt wird. Ohne elastische Deformation der An- kerplatte 31 (vgl. Fig. 4) oder des Endanschlags EA (vgl. Fig. 5) ist der Abstand zwischen der (äußeren) Kante 321 und dem Endanschlag EA gleich h und der Abstand zwischen der (inneren) Kante 322 und dem Endanschlag EA gleich h+Ah. Wie bereits erwähnt wird bei kleinen Werten von h die Differenz Ah durch eine elastische Deformation der Ankerplatte 31 oder des Endanschlags EA aus- geglichen. Während sich die Ankerplatte 31 auf den Endanschlag EA zubewegt, wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Volumen X zwischen Ankerplatte 31 und Endanschlag EA verdrängt, wobei die verdrängte Hydraulikflüssigkeit über die Kanten 321 und 322 fließen muss (siehe gestrichelte Pfeile in Fig. 7A). Durch die rillenförmige Ausnehmung 32 zwischen den Kanten 321 und 322 verhält sich die Strömung über die Kanten 321 und 322 ähnlich wie eine Strömung durch eine Blende und die Dämpfungskraft ist (im vereinfachten Modell) proportional zu v2/h2, wobei v die Geschwindigkeit des Ankers bezeichnet. Im Gegensatz dazu wäre die Dämpfungskraft eines einfachen Spaltes (d.h. ohne Rille 32) proportional zu v/h3, was auch das„Festkleben" des Ankers bei kleinen Ge- schwindigkeiten v und sehr kleinen Spaltmaßen h erklärt für den Fall, dass die Ankerplatte 31 annähernd flächig am Endanschlag EA anliegen würde. The mode of operation of the damping of the impact of the armature plate 31 on an end stop EA will be explained in more detail on the basis of the schematic representation in FIG. FIGS. 8 and 9 show alternative embodiments with which, however, essentially the same damping effect is achieved. figure 7A shows the edge of an anchor plate 31 at a distance of approximately h from the end stop EA. The armature plate 31 has - as in the example of FIGS. 1 to 4 - a groove-shaped recess 32 which is bounded by two sharp (acute-angled) edges 322 and 321. Without elastic deformation of the anchor plate 31 (see Fig. 4) or the end stop EA (see Fig. 5), the distance between the (outer) edge 321 and the end stop EA is h and the distance between the (inner) Edge 322 and the end stop EA equal h + Ah. As already mentioned, for small values of h, the difference Ah is compensated by an elastic deformation of the armature plate 31 or of the end stop EA. As the armature plate 31 moves toward the end stop EA, hydraulic fluid is displaced from the volume X between the armature plate 31 and the end stop EA, with the displaced hydraulic fluid having to flow over the edges 321 and 322 (see dashed arrows in FIG. 7A). Due to the groove-shaped recess 32 between the edges 321 and 322, the flow across the edges 321 and 322 behaves similar to a flow through an orifice and the damping force is (in the simplified model) proportional to v 2 / h 2 , where v is the velocity of the Ankers designated. In contrast, the damping force of a simple gap (ie without groove 32) would be proportional to v / h 3 , which also explains the "sticking" of the anchor at low velocities v and very small gaps h for the case where the anchor plate 31 would lie approximately flat against the end stop EA.
In Fig. 7B liegt die Ankerplatte 31 entlang der äußeren Kante 321 am Endanschlag EA an (h=0), wobei zwischen der inneren Kante 322 und den Endan- schlag ein Restspalt der Länge Ah bleibt. Dieser Restspalt bildet einen Nach- strömkanal, durch den, beim Beschleunigen des Ankers von dem Endanschlag EA weg Hydraulikflüssigkeit in die Ausnehmung 32 nachströmen kann (siehe gestrichelter Pfeil in Fig. 7B). Wie bereits erwähnt wird dadurch ein„Festkleben" der Ankerplatte am Endanschlag EA verhindert. In Fig. 8 ist ein zu Fig. 7 alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Differenz Ah der effektiven Spaltlänge zwischen Endanschlag und den beiden Kanten 322 und 321 ist dabei nicht durch ungleich hohe Kanten realisiert, sondern durch eine Stufe der Höhe Ah im Endanschlag. Analog zu Fig. 7A ist in Fig. 8A die Spaltlänge zwischen Endanschlag EA und Kante 321 gleich h und zwischen Endanschlag EA und Kante 322 gleich h+Ah. Die beiden Lösungen gemäß Fig. 7 und Fig. 8 können daher als gleichwertig angesehen werden. Fig. 8A zeigt die Situation bei Annäherung zwischen Ankerplatte 31 und Endanschlag EA sowie die Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit über die Kanten 322 und 321 analog zu dem Beispiel aus Fig. 7A. Fig. 8B zeigt die Situation der Beschleunigung der Ankerplatte 31 vom Endanschlag EA weg. Analog zum vorherigen Beispiel (Fig. 7B) ermöglicht der Restspalt der Länge Ah zwischen Endanschlag EA und Kante 322 ein Nachströmen (siehe gestrichelter Pfeil) von Hydraulikflüssigkeit aus dem Ankerraum 5 in das durch die Ausnehmung 32 definierte Volumen zwi- sehen Ankerplatte 31 und Endanschlag EA. In FIG. 7B, the armature plate 31 rests against the end stop EA along the outer edge 321 (h = 0), leaving a residual gap of length Ah between the inner edge 322 and the end stop. This residual gap forms a downstream channel through which, when the armature accelerates away from the end stop EA, hydraulic fluid can flow into the recess 32 (see dashed arrow in FIG. 7B). As already mentioned a "sticking" of the anchor plate is prevented at the end stop EA. FIG. 8 shows an alternative embodiment to FIG. 7. The difference Ah of the effective gap length between the end stop and the two edges 322 and 321 is not realized by unequal high edges, but by a level of height Ah in the end stop. Analogous to FIG. 7A, in FIG. 8A the gap length between end stop EA and edge 321 is h and between end stop EA and edge 322 it is h + Ah. The two solutions according to FIG. 7 and FIG. 8 can therefore be regarded as equivalent. Fig. 8A shows the situation when approaching between armature plate 31 and end stop EA and the displacement of hydraulic fluid via the edges 322 and 321 analogous to the example of Fig. 7A. Fig. 8B shows the situation of acceleration of the armature plate 31 away from the end stop EA. Analogous to the previous example (FIG. 7B), the residual gap of the length Ah between end stop EA and edge 322 allows a subsequent flow (see dashed arrow) of hydraulic fluid from the armature space 5 into the volume defined by the recess 32 between the armature plate 31 and the end stop EA ,
Figur 9 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Magnetschieberventils. Im vorliegenden Beispiel weist die Ankerplatte 31 stirnseitig eine plane Oberfläche auf und der Endanschlag EA ist ähnlich gestaltet wie die Ankerplatte im vorherigen Beispiel. Der Endanschlag EA weist eine rillenförmige Ausnehmung 32a auf, welche durch die (spitzwinklige) Kanten 322a und 321 a begrenzt ist. Die Kanten weisen einen Höhenunterschied von Ah auf, sodass die effektive Spaltlänge zwischen Ankerplatte 31 und Endanschlag - wie in den vorherigen Beispielen - bei einer Kante (321 a) h und bei der anderen Kante (322a) h+Ah beträgt. Die Funktionsweise ist identisch wie in Bezug auf Fig. 7 erläutert mit dem einzigen Unterschied, dass die Kanten 322a und 321 a (und damit die Ausnehmung 32a) am Endanschlag EA realisiert sind statt an der Ankerplatte 31 . Das Beispiel aus Fig. 9 könnte noch analog zu dem Beispiel aus Fig. 8 modifiziert werden. Im vorliegenden Beispiel (Fig. 9) ist der Endanschlag EA nachgie- big ausgestaltet. Das heißt, der Endanschlag EA ist auf einem dünnen Steg realisiert, sodass es vor dem Kontakt zwischen Ankerplatte 31 und Endanschlag zu der erwähnten elastischen Verformung kommt (vgl. auch das Beispiel aus Fig. 5, Steg 13). FIG. 9 shows a further alternative embodiment of the magnetic slide valve. In the present example, the anchor plate 31 has a front surface on a flat surface and the end stop EA is designed similar to the anchor plate in the previous example. The end stop EA has a groove-shaped recess 32a, which is bounded by the (acute-angled) edges 322a and 321a. The edges have a height difference of Ah, so that the effective gap length between armature plate 31 and end stop - as in the previous examples - at one edge (321 a) h and at the other edge (322 a) is h + Ah. The operation is identical as explained with reference to FIG. 7 with the only difference that the edges 322a and 321a (and thus the recess 32a) are realized on the end stop EA instead of on the anchor plate 31. The example from FIG. 9 could still be modified analogously to the example from FIG. 8. In the present example (FIG. 9), the end stop EA is made retrograde. That is, the end stop EA is realized on a thin web, so that it is before the contact between the armature plate 31 and end stop to the aforementioned elastic deformation comes (see also the example of Fig. 5, web 13).
Die Figuren 10 und 1 1 zeigen weitere Alternativen zu den zuvor beschriebenen Beispielen. In beiden Fällen ist eine Ankerplatte 31 dargestellt, die im Wesentlichen gleich aufgebaut ist, wie die Ankerplatte 31 aus Fig. 5. Die Funktionsweise des damit realisierten Dämpfungsmechanismus wurde unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert. Ein signifikanter Unterschied zwischen dem vorherigen Beispiel gemäß den Fig. 5 und 7 und der Ankerplatte gemäß Fig. 10 besteht darin, dass der Nachströmkanal, der gemäß Fig. 7 durch die Höhendifferenz Ah der Kanten 322 und 321 gebildet wird, nun durch kleine Bohrungen 36 gebildet wird, die unter der Kante 322 (und 322') hindurch den Bereich in der Ausnehmung 32 (und 32') mit dem umgebenden Ankerraum 5 verbindet. Beim Beschleunigen des Ankers von einem Endanschlag EA oder EA' weg kann Hydraulikflüssigkeit durch diese Nachströmkanäle 36 in den Bereich zwischen den Kanten 322 und 321 (oder 322' und 321 ') nachströmen, was - wie in Bezug auf Fig. 7 beschrieben - ein„Festkleben" der Ankerplatte 31 am Endanschlag verhindert. Eine elastische Verformung des Endanschlags EA (oder EA') wie in dem Beispiel gemäß Fig. 5 oder eine elastische Verformung der Ankerplatte (der Stege 37 und 37') wie in dem Beispiel gemäß Fig. 4 ist im vorliegenden Beispiel nicht mehr unbedingt nötig. Die Nachströmkanäle sollten jedoch (in Bezug auf Ihren Strömungswiderstand) so dimensioniert werden, dass die Dämpfungswirkung der Kanten 322 und 321 (oder 322' und 321 ') nicht zu stark beeinträchtigt wird. Das Beispiel gemäß Fig. 1 1 ist eine Alternative zu dem vorherigen Beispiel gemäß Fig. 10, wobei die Nachströmkanäle 36 nicht durch Bohrungen gebildet sind, sondern durch über den Umfang verteilte„Kerben" in der Kante 322. Fig. 1 1 A zeigt einen Längsschnitt und Fig. 1 1 B die dazugehörige Seitenansicht. Im Übrigen gelten die Erläuterungen zu Fig. 5, 7 und 10 entsprechend. In Figur 12 ist ein weiteres Beispiel für eine alternative Ausgestaltung des Ventilschiebers 3, insbesondere der Ankerplatte 31 dargestellt. Die Rückseite der Ankerplatte kann gleich aufgebaut sein wie in dem Beispiel gemäß Fig. 5. Die Stirnseite der Ankerplatte hat jedoch statt einer umlaufenden rillenförmigen, von zwei konzentrisch verlaufenden Kanten 321 , 322 begrenzten Ausnehmung 32 eine zentrale Ausnehmung 32b, welche von einer umlaufenden Kante 322b begrenz wird. Die Kante 322b weist Nachströmkanäle auf, wie z.B. die Kante 322 in den Beispielen gemäß Fig. 10 oder 1 1 . Die Funktionsweise ist im Wesentlichen die gleiche wie in Bezug auf Fig. 7 beschrieben. Wenn sich die Anker- platte auf den Endanschlag EA zubewegt wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Bereich zwischen Ausnehmung 32b und Endanschlag EA verdrängt und fließt über die Kante 322b in den benachbarten Teil des Ankerraums 5. Durch die Kante 322b wird eine Blendenwirkung erreicht, wie in Bezug auf Fig. 7 erläutert wurde. Das heißt, die Strömung über die Kante 322b aus der Ausnehmung 32b heraus verhält sich ähnlich wie eine Strömung durch eine Blende und dieFIGS. 10 and 11 show further alternatives to the previously described examples. In both cases, an anchor plate 31 is shown, which is constructed substantially the same as the anchor plate 31 of FIG. 5. The operation of the thus realized damping mechanism has been explained with reference to FIG. A significant difference between the previous example according to FIGS. 5 and 7 and the anchor plate according to FIG. 10 is that the inflow channel, which according to FIG. 7 is formed by the height difference Ah of the edges 322 and 321, now passes through small holes 36 is formed, which connects under the edge 322 (and 322 ') through the area in the recess 32 (and 32') with the surrounding armature space 5. When the armature is accelerated away from an end stop EA or EA ', hydraulic fluid can flow through these flow-through channels 36 into the region between the edges 322 and 321 (or 322' and 321 '), which, as described with reference to FIG. Elastic deformation of the end stop EA (or EA ') as in the example according to Fig. 5 or elastic deformation of the anchor plate (the webs 37 and 37') as in the example according to FIG is no longer necessary in the present example, however, the backflow channels should be dimensioned (with respect to their flow resistance) so that the damping effect of the edges 322 and 321 (or 322 'and 321') is not unduly compromised Fig. 1 1 is an alternative to the previous example of Fig. 10, wherein the Nachströmkanäle 36 are not formed by bores, but by distributed over the circumference "notch n "in the edge 322. FIG. 11A shows a longitudinal section and FIG. 11 B the associated side view. Incidentally, the explanations to FIGS. 5, 7 and 10 apply accordingly. FIG. 12 shows a further example of an alternative embodiment of the valve slide 3, in particular the anchor plate 31. However, instead of a circumferential groove-shaped recess 32 delimited by two concentrically extending edges 321, 322, the front side of the anchor plate has a central recess 32b which extends from a circumferential edge 322b becomes limited. The edge 322b has Nachströmkanäle, such as the edge 322 in the examples of FIG. 10 or 1 1. The operation is substantially the same as described with reference to FIG. 7. As the armature plate moves toward the end stop EA, hydraulic fluid is displaced from the area between the recess 32b and the end stop EA and flows via the edge 322b into the adjacent part of the armature space 5. The edge 322b achieves a diaphragm effect as described with reference to FIGS Fig. 7 has been explained. That is, the flow across the edge 322b out of the recess 32b behaves similarly to flow through an orifice and
Dämpfungskraft ist (im vereinfachten Modell) proportional zu v2/h2, wobei v die Geschwindigkeit des Ankers bezeichnet. Im Vergleich zu einem gewöhnlichen Dämpfungsspalt (d.h. ohne durch Kanten begrenzte Ausnehmung) ist gemäß den hier beschriebenen Beispielen die Dämpfungskraft auch weniger stark ab- hängig von der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit und damit wirken sich temperaturbedingte Schwankungen der Viskosität weniger aus. Damping force is (in the simplified model) proportional to v 2 / h 2 , where v denotes the speed of the armature. Compared to an ordinary damping gap (ie, without a recess defined by edges), according to the examples described here, the damping force is also less dependent on the viscosity of the hydraulic fluid, and thus temperature-induced fluctuations in the viscosity are less pronounced.
Figur 13 zeigt das schon erwähnte hydraulische Ersatzschaltbild des Ventils inklusive dem zweiten Strömungspfad durch den Ankerraum zur Kühlung des Magnetaktors 4. FIG. 13 shows the previously mentioned hydraulic equivalent circuit diagram of the valve including the second flow path through the armature space for cooling the magnetic actuator 4.

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Hydraulikventil, das folgendes aufweist: 1 . Hydraulic valve, comprising:
ein Ventilgehäuse (1 , 1 1 ) mit einer Längsachse (L); einem entlang der Längsachse (L) des Ventilgehäuses (1 ) verschiebbar gelagerten Ventilschieber (3), der eine Ankerplatte (31 ) aufweist, einen Elektromagneten (41 , 42), der derart im Ventilgehäuse (1 ) angeordnet ist, dass er eine Kraft auf die Ankerplatte (31 ) ausüben kann, um diese von einer ersten Endlage (EA) in eine zweite Endlage (ΕΑ') zu verschie- ben, wobei die Endlagen durch Endanschläge (EA, EA') festgelegt werden, wobei an einem Endanschlag (EA, EA') oder einer Seite der Ankerplatte (31 ) ein halboffener, im Betrieb mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Dämpfungsraum, der durch mindestens eine umlaufende Kante (321 , 321 ', 322, 322') gebildet wird, angeordnet ist und sich Ankerplatte (31 ) und zugehöriger Endan- schlag (EA, EA') entlang der umlaufenden Kante (321 , 321 ', 322, 322') berühren, und  a valve housing (1,1,1) having a longitudinal axis (L); a valve spool (3) slidably mounted along the longitudinal axis (L) of the valve housing (1) and having an armature plate (31), an electromagnet (41, 42) arranged in the valve housing (1) to apply a force the anchor plate (31) can exert to move them from a first end position (EA) in a second end position (ΕΑ '), the end positions by end stops (EA, EA') are defined, wherein at an end stop (EA , EA ') or one side of the anchor plate (31) is a semi-open, in operation with hydraulic fluid filled damping chamber, which is formed by at least one circumferential edge (321, 321', 322, 322 ') is arranged and anchor plate (31) and associated end stop (EA, EA ') along the peripheral edge (321, 321', 322, 322 ') touch, and
wobei bei am Endanschlag (EA, EA') anliegender Ankerplatte (31 ) ein Rückstromkanal (36, 36') zwischen Dämpfungsraum und umgebendem Ankerraum (31 ) vorgesehen ist.  wherein at the end stop (EA, EA ') fitting anchor plate (31) is provided a return flow channel (36, 36') between the damping chamber and the surrounding armature space (31).
2. Hydraulikventil gemäß Anspruch 1 , wobei der Endanschlag (EA, EA') oder die korrespondierende Seite der Ankerplatte (31 ) nachgiebig ausgestaltet sind. 2. Hydraulic valve according to claim 1, wherein the end stop (EA, EA ') or the corresponding side of the armature plate (31) are designed yielding.
3. Hydraulikventil gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Dämpfungsraum durch zwei umlaufende Kanten (321 , 322) definiert ist, sodass zwischen diesen in der3. A hydraulic valve according to claim 1 or 2, wherein the damping space by two peripheral edges (321, 322) is defined, so that between them in the
Ankerplatte (31 ) oder dem Endanschlag (EA, EA') eine umlaufende rillenför- mige Ausnehmung (32, 32') gebildet wird. Anchor plate (31) or the end stop (EA, EA ') a circumferential groove-shaped recess (32, 32') is formed.
4. Hydraulikventil gemäß Anspruch 3, wobei eine der Kanten (321 , 322) um eine Höhendifferenz (Ah) weiter von dem Endanschlag (EA, EA') bzw. der Ankerplatte (31 ) absteht, wodurch in der korrespondierenden Endlage ein Rückstromkanal (36, 36') unter der weniger hohen Kante (322, 322') gebildet wird. 4. Hydraulic valve according to claim 3, wherein one of the edges (321, 322) by a height difference (Ah) further from the end stop (EA, EA ') or the anchor plate (31) protrudes, whereby in the corresponding end position, a return flow channel (36 , 36 ') is formed below the lower edge (322, 322').
5. Hydraulikventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Rückstromkanäle (36, 36') durch Kerben in der Kante (322, 322') oder durch unter der Kante (322, 322') durch verlaufende Bohrungen (36,36') gebildet werden. 5. Hydraulic valve according to one of claims 1 to 4, wherein return flow channels (36, 36 ') by notches in the edge (322, 322') or by under the edge (322, 322 ') through extending bores (36,36') be formed.
6. Hydraulikventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ventilgehäuse (1 ) mindestens zwei Ports (A, B) für Zu- und Abfluss von Hydraulikflüssigkeit aufweist, 6. Hydraulic valve according to one of claims 1 to 5, wherein the valve housing (1) has at least two ports (A, B) for inflow and outflow of hydraulic fluid,
wobei der Ventilschieber (3) mindestens zwei Steuerkanten (32, 32') aufweist sowie mindestens zwei Kanäle (35', 35"), welche die beiden Ports (A, B) mit dem Ankerraum (5) verbinden, und  wherein the valve slide (3) has at least two control edges (32, 32 ') and at least two channels (35', 35 "), which connect the two ports (A, B) with the armature space (5), and
wobei die Steuerkanten (32, 32') derart gestaltet sind, dass - abhängig von der Position der Ankerplatte (31 ) - eine erste der Steuerkanten (32) einen ersten Strömungspfad zwischen den beiden Ports (A, B) öffnet oder verschließt, und mindestens eine zweite Steuerkanten (32') einen weiteren Strö- mungspfad, der über Ankerraum (5) führt, öffnet oder verschließt.  wherein the control edges (32, 32 ') are designed such that - depending on the position of the anchor plate (31) - a first of the control edges (32) opens or closes a first flow path between the two ports (A, B), and at least a second control edge (32 ') opens or closes a further flow path which leads over the armature space (5).
7. Hydraulikventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kante(n) (321 , 321 ', 322, 322'), die den Dämpfungsraum begrenzt/begrenzen spitzwinklig sind und der Dämpfungsraum durch eine konkave Form begrenzt wird. 7. A hydraulic valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the edge (s) (321, 321 ', 322, 322') which limit / limit the damping space are acute-angled and the damping space is limited by a concave shape.
8. Hydraulikventil, das folgendes aufweist: 8. Hydraulic valve, comprising:
ein Ventilgehäuse (1 , 1 1 ) mit einer Längsachse (L); einen entlang der Längsachse (L) des Ventilgehäuses verschiebbar gelagerten Ventilschieber (3), der eine Ankerplatte (31 ) aufweist,  a valve housing (1,1,1) having a longitudinal axis (L); a valve slide (3), which is displaceably mounted along the longitudinal axis (L) of the valve housing and has an anchor plate (31),
einen Elektromagneten (41 , 42), der derart im Ventilgehäuse (1 ) angeordnet ist, dass er eine Kraft auf die Ankerplatte (31 ) ausüben kann, um diese in einem Ankerraum (5) von einer ersten Endlage (EA, EA') in eine zweite Endlage (EA, EA') zu verschieben; an electromagnet (41, 42) disposed in the valve housing (1) so as to be able to exert a force on the armature plate (31) to move them in an armature space (5) from a first end position (EA, EA ') to a second end position (EA, EA');
wobei das Ventilgehäuse (1 ) mindestens zwei Ports (A, B) für Zu- und Abfluss von Hydraulikflüssigkeit aufweist,  wherein the valve housing (1) has at least two ports (A, B) for inflow and outflow of hydraulic fluid,
wobei der Ventilschieber (3) mindestens zwei Steuerkanten (32, wherein the valve spool (3) has at least two control edges (32, 32)
32') aufweist sowie mindestens zwei Kanäle (35', 35"), welche die beiden Ports (A, B) mit dem Ankerraum (5) verbinden, und 32 ') and at least two channels (35', 35 "), which connect the two ports (A, B) with the armature space (5), and
wobei die Steuerkanten (32, 32') derart gestaltet sind, dass - abhängig von der Position der Ankerplatte (31 ) - eine erste der Steuerkanten (32) einen ersten Strömungspfad zwischen den beiden Ports (A, B) öffnet oder verschließt, und mindestens eine zweite Steuerkanten (32') einen weiteren Strömungspfad, der über Ankerraum (5) führt, öffnet oder verschließt.  wherein the control edges (32, 32 ') are designed such that - depending on the position of the anchor plate (31) - a first of the control edges (32) opens or closes a first flow path between the two ports (A, B), and at least a second control edge (32 ') opens or closes a further flow path which leads across the armature space (5).
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