DE102008061397A1 - Actuating element of an electromagnetic actuator of a hydraulic valve - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement (22) einer elektromagnetischen Stelleinheit (1) eines Hydraulikventils, das zumindest einen Anker (13), der in der Stelleinheit (1) längsverschiebbar angeordnet ist, und eine fest mit dem Anker (13) verbundene Stößelstange (14) aufweist.The invention relates to an actuating element (22) of an electromagnetic actuating unit (1) of a hydraulic valve which has at least one armature (13) which is longitudinally displaceable in the actuating unit (1) and a push rod (14) fixedly connected to the armature (13). having.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement einer elektromagnetischen Stelleinheit eines Hydraulikventils, das zumindest einen Anker, der in der Stelleinheit verschiebbar angeordnet ist, und eine fest mit dem Anker verbundene Stößelstange aufweist.The The invention relates to an actuator of an electromagnetic Actuator of a hydraulic valve, the at least one anchor, which is slidably disposed in the actuator, and a fixed Having associated with the anchor push rod.

Derartige Wegeventile werden in Brennkraftmaschinen beispielsweise zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern oder schaltbaren Nockenfolgern eingesetzt. Die Wegeventile bestehen aus einer elektromagnetischen Stelleinheit und einem Hydraulikabschnitt. An dem Hydraulikabschnitt sind zumindest ein Zulaufanschluss, mindestens ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet. Mittels der elektromagnetischen Stelleinheit können gezielt bestimmte Anschlüsse des Hydraulikabschnitts hydraulisch miteinander verbunden und somit die Druckmittelströme gelenkt werden.such Directional control valves are used in internal combustion engines, for example to control hydraulic camshaft phasers or switchable cam followers used. The directional valves consist of an electromagnetic Actuator and a hydraulic section. At the hydraulic section are at least one inlet connection, at least one working connection and a tank connection formed. By means of the electromagnetic Actuator can target specific connections the hydraulic section hydraulically connected to each other and thus the pressure medium flows are directed.

Für den Einsatz eines Wegeventils zur Steuerung eines Nockenwellenverstellers ist das Hydraulikventil im Normalfall als 4/3-Proportionalwegeventil ausgebildet. Ein derartiges Proportionalventil ist beispielsweise in der DE 199 56 160 A1 offenbart. In dieser Ausführungsform ist die elektromagnetische Stelleinheit fest mit dem Ventilabschnitt verbunden. Die elektromagnetische Stelleinheit setzt sich in diesem Fall aus einem ersten Magnetjoch, einer Spule, einem zweiten Magnetjoch, einem Gehäuse, einem Betätigungselement und einem Anschlusselement, welches eine elektrische Steckverbindung aufnimmt, die zur Stromversorgung der Spule dient, zusammen. Das Betätigungselement besteht aus einem Anker und einer Stößelstange.For the use of a directional control valve for controlling a camshaft adjuster, the hydraulic valve is normally designed as a 4/3 proportional directional control valve. Such a proportional valve is for example in the DE 199 56 160 A1 disclosed. In this embodiment, the electromagnetic actuator is fixedly connected to the valve portion. The electromagnetic actuator is composed in this case of a first magnetic yoke, a coil, a second magnetic yoke, a housing, an actuating element and a connecting element, which receives an electrical connector, which serves to power the coil together. The actuator consists of an armature and a push rod.

Der Hydraulikabschnitt besteht aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial verschiebbar angeordneten Steuerkolben. Das Ventilgehäuse ist innerhalb einer Aufnahmeöffnung des zweiten Magnetjochs angeordnet und ortsfest mit diesem verbunden. An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses sind vier Ringnuten ausgebildet, welche als Druckmittelanschlüsse dienen. In den Nutgründen der Ringnuten sind Öffnungen ausgebildet, wodurch Druckmittel in das Innere des Ventilgehäuses gelangen kann. Im Inneren des Ventilgehäuses ist ein Steuerkolben axial verschiebbar angeordnet, wobei der Außendurchmesser des Steuerkolbens dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses angepasst ist. Des Weiteren sind am Steuerkolben ebenfalls Ringnuten ausgebildet, über welche benachbarte Druckmittelanschlüsse miteinander verbunden werden können.Of the Hydraulic section consists of a valve body and a control piston arranged axially displaceable therein. The valve housing is within a receiving opening of the second magnetic yoke arranged and fixedly connected to it. On the outer surface of the valve housing four annular grooves are formed, which serve as pressure medium connections. In the groove grounds the annular grooves are formed openings, whereby pressure medium can get into the interior of the valve housing. Internally of the valve housing, a control piston is axially displaceable arranged, wherein the outer diameter of the control piston adapted to the inner diameter of the valve housing. Of Furthermore, ring grooves are also formed on the control piston, via which adjacent pressure medium connections are interconnected can be.

Die Spule, das erste und das zweite Magnetjoch sind innerhalb des Gehäuses der elektromagnetischen Stelleinheit koaxial zueinander angeordnet. Das erste und das zweite Magnetjoch sind dabei in axialer Richtung zueinander versetzt. In dem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch befindet sich radial innerhalb der Magnetjoche der Anker, wobei dieser in radialer Richtung von der Spule umgeben ist. Der Anker, das Gehäuse, das erste und das zweite Magnetjoch bilden einen Flusspfad für die magnetischen Flusslinien, welche durch Bestromen der Spule hervorgerufen werden.The Coil, the first and the second magnetic yoke are within the housing the electromagnetic actuator disposed coaxially with each other. The first and the second magnetic yoke are in the axial direction to each other added. Located in the area between the first and the second magnetic yoke radially within the magnetic yokes of the armature, said in Radial direction is surrounded by the coil. The anchor, the housing, the first and the second magnetic yoke form a flow path for the magnetic flux lines, which are caused by energizing the coil become.

Durch Bestromen der Spule wird der Anker in Richtung des zweiten Magnetjochs gedrängt, wobei diese Bewegung mittels der am Anker angebrachten Stößelstange auf den Steuerkolben übertragen wird. Dieser wird nun gegen eine sich am Ventilgehäuse abstützende Feder in axialer Richtung bewegt. Die Stößelstange ist in einer Aufnahme des Ankers angeordnet und fest mit diesem verbunden. Dies ist dadurch realisiert, dass die Stößelstange mit Übermaß zu der Aufnahme hergestellt und in diese eingepresst ist, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Anker und der Stößelstange entsteht. Somit bilden der Anker und die Stößelstange ein Betätigungselement aus, welches durch Bestromen der Spule in axialer Richtung verschoben werden kann und den Steuerkolben des Hydraulikabschnitts betätigt, d. h. innerhalb des Ventilgehäuses des Hydraulikabschnitts positioniert.By Energizing the coil becomes the armature in the direction of the second magnetic yoke urged, this movement by means of the push rod attached to the anchor is transmitted to the control piston. This one is now against a supported on the valve housing spring in moved in the axial direction. The push rod is arranged in a receptacle of the anchor and firmly connected thereto. This is realized by the pushrod manufactured with excess to the intake and in This is pressed in, so that a non-positive connection arises between the anchor and the push rod. Thus, the anchor and the push rod form Actuator made by energizing the coil can be moved in the axial direction and the control piston of the hydraulic section is actuated, d. H. inside the valve body positioned the hydraulic section.

Ein weiteres derartiges Wegeventil ist in der DE 10 2006 031 517 A1 offenbart. In dieser Ausführungsform ist der Hydraulikabschnitt separat zu der elektromagnetischen Stelleinheit ausgeführt und in einem Hohlraum einer Nockenwelle aufgenommen, wobei der Hydraulikabschnitt während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit der Nockenwelle rotiert. Die Stelleinheit ist ortsfest an einem Zylinderkopfdeckel oder Zylinderkopf befestigt. Die Positionierung erfolgt wiederum durch ein Betätigungselement, welches einen Anker und eine mit diesem verbundene Stößelstange umfasst. Dabei wird die Stellbewegung des Ankers mittels der Stößelstange, die in eine Aufnahme des Ankers eingepresst ist, auf den Steuerkolben des Ventilabschnitts übertragen.Another such way valve is in the DE 10 2006 031 517 A1 disclosed. In this embodiment, the hydraulic section is configured separately from the electromagnetic actuator and accommodated in a cavity of a camshaft, wherein the hydraulic section rotates with the camshaft during operation of the internal combustion engine. The actuator is fixedly attached to a cylinder head cover or cylinder head. The positioning is again effected by an actuating element which comprises an armature and a push rod connected thereto. In this case, the adjusting movement of the armature by means of the push rod, which is pressed into a receptacle of the armature, transmitted to the control piston of the valve section.

Wegeventile zur Ansteuerung von schaltbaren Nockenfolgern sind meist als Schaltventile ausgebildet. Ein derartiges Schaltventil ist, in einer Ausführung als 3/2-Schaltventil, beispielsweise aus der DE 102 52 431 A1 bekannt. Die elektromagnetische Stelleinheit besteht wiederum aus einem Gehäuse, einem Betätigungselement, bestehend aus einem Anker und einer Stößelstange, einem Anschlusselement, einem ersten und einem zweiten Magnetjoch. Die Funktion und die Ausbildung der elektromagnetischen Stelleinheit sind in weiten Teilen analog zu der des Proportionalventils.Directional valves for controlling switchable cam followers are usually designed as switching valves. Such a switching valve is, in one embodiment as a 3/2-way valve, for example, from DE 102 52 431 A1 known. The electromagnetic actuator in turn consists of a housing, an actuating element, consisting of an armature and a push rod, a connection element, a first and a second yoke. The function and design of the electromagnetic actuator are largely analogous to that of the proportional valve.

An dem Hydraulikabschnitt sind in diesem Fall ein Zulaufanschluss, ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet. Der Arbeitsanschluss kommuniziert über jeweils eine als Ventilsitz ausgebildete Öffnung sowohl mit dem Zulauf- als auch mit dem Tankanschluss. Innerhalb des Ventilgehäuses ist weiterhin ein Steuerkolben angeordnet, an welchem zwei Schließelemente ausgebildet sind. Jedes Schließelement kann, abhängig von der Position des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses, den Druckmittelfluss durch einen der Ventilsitze sperren oder freigeben. Abhängig von der axialen Position des Steuerkolbens kann so der Arbeitsanschluss selektiv mit dem Zulaufanschluss oder mit dem Tankanschluss verbunden werden. Die axiale Lage des Steuerkolbens wird dabei wiederum über die axiale Position des Betätigungselements relativ zum zweiten Magnetjoch festgelegt.At the hydraulic section are in this Case an inlet connection, a working connection and a tank connection formed. The working connection communicates via a respective valve seat designed as opening with both the inlet and the tank connection. Within the valve housing, a control piston is further arranged, on which two closing elements are formed. Each closing element can, depending on the position of the control piston within the valve housing, block or release the pressure medium flow through one of the valve seats. Depending on the axial position of the control piston, the working connection can thus be selectively connected to the inlet connection or to the tank connection. The axial position of the control piston is in turn set via the axial position of the actuating element relative to the second magnetic yoke.

In der DE 100 51 614 A1 ist eine weitere elektromagnetische Stelleinheit eines Proportionalventils offenbart. Dabei ist innerhalb eines Magnetjochs eine Ankerführungshülse angeordnet, in welcher ein Betätigungselement, bestehend aus einem Anker und einer Stößelstange, axial verschiebbar aufgenommen ist. Die Ankerführungshülse ist topfförmig mit einem Boden und einem zylindrischen Abschnitt mit einer zylindrischen Innenmantelfläche ausgebildet. Die zylindrische Innenmantelfläche dient zur Führung des Ankers, wobei der Boden den axialen Weg des Ankers in eine axiale Richtung begrenzt.In the DE 100 51 614 A1 is disclosed another electromagnetic actuator of a proportional valve. In this case, an armature guide sleeve is arranged within a magnetic yoke, in which an actuating element, consisting of an armature and a push rod, is received axially displaceable. The armature guide sleeve is cup-shaped with a bottom and a cylindrical portion formed with a cylindrical inner circumferential surface. The cylindrical inner circumferential surface serves to guide the armature, wherein the bottom limits the axial travel of the armature in an axial direction.

Die Reibung zwischen dem Anker und der Ankerführungshülse hat maßgeblichen Einfluss auf die Kenndaten des Hydraulikventils, vor allem auf die auftretende Hysterese. Vorteilhaft sind geringe Reibungskräfte. Aus diesem Grund sind im Stand der Technik reibungsmindernde Maßnahmen, wie Ausformungen des Ankers oder Lagerelemente zwischen diesen Bauteilen vorgesehen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den Anker mit einem Gleitbelag, beispielsweise Teflon zu versehen.The Friction between the armature and the armature guide sleeve has significant influence on the characteristics of the hydraulic valve, especially on the occurring hysteresis. Advantageous are low Frictional forces. For this reason, in the prior art friction-reducing measures, such as formations of the anchor or bearing elements between these components provided. For example, can be provided, the anchor with a sliding coating, for example Teflon to provide.

Zwischen dem Boden der Ankerführungshülse und dem bündig an deren Innenmantelfläche anliegenden Anker, ist ein abgeschlossener Hohlraum ausgebildet. Dieser Hohlraum kann zum einen, durch einen in diesem auftretenden Unterdruck, hemmend auf eine Bewegung des Ankers vom Boden weg wirken. Des Weiteren kann in diesen Hohlraum eintretendes Leckageöl eine axiale Be wegung des Ankers auf den Boden zu hemmen. In der DE 100 51 614 A1 wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, den Anker mit axialen Bohrungen oder axial verlaufenden Nuten an dessen Außenmantelfläche zu versehen um den Druckausgleich zwischen den Hohlräumen vor und hinter dem Anker zu ermöglichen. Auch in dieser Ausführungsform ist die Stößelstange kraftschlüssig in eine Aufnahme des Ankers eingepresst.Between the bottom of the armature guide sleeve and the armature flush with the inner circumferential surface, a closed cavity is formed. This cavity can on the one hand, act by a negative pressure occurring in this, inhibiting movement of the armature away from the ground. Furthermore, leakage oil entering this cavity can inhibit axial movement of the armature on the floor. In the DE 100 51 614 A1 is proposed to solve this problem, to provide the anchor with axial bores or axially extending grooves on the outer circumferential surface to allow the pressure equalization between the cavities before and after the anchor. Also in this embodiment, the push rod is non-positively pressed into a receptacle of the armature.

Nachteilig an der vorgeschlagenen Ausführungsform sind deren hohe Herstellungskosten, welche durch die spanende Herstellung und Nachbearbeitung der aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehenden Stößelstange hervorgerufen werden.adversely in the proposed embodiment are the high Production costs, which by the machining production and reworking the push rod made of a non-magnetizable material be caused.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit ein Betätigungselement einer elektromagnetischen Stelleinheit eines Wegeventils zu schaffen, wobei dessen Herstellungsaufwand minimiert und dessen Herstellungskosten verringert werden sollen.Of the Invention is therefore the object of these disadvantages to avoid and thus an actuator of an electromagnetic To create adjusting unit of a directional valve, the production cost minimized and its production costs are to be reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stößelstange mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt ist. Bei diesem Verfahren wird ein Rohling, beispielsweise ein Stück Draht, mittels eines Stempels mit einer Kraft beaufschlagt, so dass das Material unterhalb seiner Schmelztemperatur zu fließen beginnt und eine Form ausfüllt, die als Negativ zu der gewünschten Form der Stößelstange ausgebildet ist.According to the invention the task solved by the push rod produced by an extrusion molding process. at This method is a blank, for example, a piece Wire, applied by a punch with a force, so that the material to flow below its melting temperature begins and completes a form that is considered negative to the desired shape of the push rod formed is.

Das Betätigungselement einer elektromagnetischen Stelleinheit eines Hydraulikventils umfasst zumindest einen Anker und eine Stößelstange. Der Anker bewegt sich unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes, welches durch Bestromen einer Spule der Stelleinheit hervorgerufen wird. Die Stößelstange ist fest mit dem Anker verbunden, so dass sich diese Bauteile als Einheit bewegen. Dabei liegt die Stößelstange an einem Steuerkolben des Hydraulikabschnitts des Hydraulikventils an. Somit wird das Betätigungselement bei Ände rung der Bestromung der Spule relativ zu dieser bewegt, wobei die Stößelstange diese Bewegung auf den Steuerkolben überträgt.The Actuating element of an electromagnetic actuator a hydraulic valve comprises at least one armature and a push rod. The armature moves under the influence of a magnetic field, which is caused by energizing a coil of the actuator becomes. The push rod is fixed to the anchor connected so that these components move as a unit. there the push rod is located on a control piston of the Hydraulic section of the hydraulic valve on. Thus, the actuating element at change tion of the current supply of the coil relative to this moves, with the push rod this movement transfers to the control piston.

Die Stößelstange ist üblicherweise in eine Aufnahme des Ankers eingepasst, wobei diese mit Übermaß zu der Aufnahme gefertigt und in diese eingepresst wird, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen hergestellt wird. Alternativ sind auch stoff- oder formschlüssige Verbindungsmethoden vorstellbar.The Push rod is usually in a receptacle the armature fitted, and these too much the recording is made and pressed into this, creating a non-positive connection between the two components will be produced. Alternatively, also material or form-fitting Connection methods conceivable.

Die Anwendung eines Fließpressverfahrens zur Herstellung der Stößelstange stellt eine kostengünstige Alternative zu den üblicherweise mittels spanender Herstellungsverfahren hergestellten Stößelstangen dar. Zum Einen wird Material eingespart, zum Anderen erfolgt die Herstellung auf diese Weise mit deutlich höherer Taktfrequenz. Gleichzeitig können zusätzliche Strukturen an der Stößelstange durch einfaches Anpassen der Form hergestellt werden, so dass diese während des Formgebungsprozesses ausgebildet werden.The Application of an extrusion molding process for the production of Pushrod provides a cost effective Alternative to the usually by means of machining production methods On the one hand is Material saved, on the other hand, the production is carried out on this Way with significantly higher clock frequency. At the same time additional structures on the push rod through Simple customization of the mold can be made so that while be formed of the shaping process.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine äußere Fläche der Stößelstange im Bereich einer Lagerfläche und/oder im Bereich einer Kontaktfläche zu einem Steuerkolben gehärtet ist. Durch das Harten der äußeren Fläche, zumindest der Abschnitte der äußeren Fläche, die hoch beansprucht sind, wird die Lebensdauer der Stelleinheit erheblich erhöht. Des Weiteren wird der Verschleiß verringert, so dass nicht die Gefahr besteht, dass von der Stößelstange abgeschälte Teile innerhalb der Stelleinheit deren Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.About that In addition, it can be provided that an outer Area of the push rod in the area of a Storage area and / or in the area of a contact surface hardened to a control piston. By hardening the outside Area, at least the sections of the outer Area that is heavily used will increase the life significantly increased the setting unit. Furthermore, the Reduced wear, so there is no risk that peeled off the push rod Parts within the actuator whose functionality affect.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an einer äußeren Fläche der Stößelstange ein Vorsprung ausgebildet ist. Dabei kann eine äußere Fläche des Vorsprungs gehärtet sein.In a development of the invention can be provided that at an outer surface of the push rod a projection is formed. It can be an outer Surface of the projection to be hardened.

Dieser Vorsprung kann beispielsweise als Anschlag dienen, der den Einpressweg der Stößelstange in die Aufnahme des Ankers begrenzt. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Vorsprung auch als Anschlag bezüglich eines der Magnetjoche dienen. Der Vorsprung begrenzt in diesem Fall den Verschiebeweg des Betätigungselements während des Betriebs der elektromagnetischen Stelleinheit dadurch, dass dieser an dem Magnetjoch zur Anlage kommt. Somit kann auf Maßnahmen zur Härtung des Ankers verzichtet werden. Der Vor sprung kann beispielsweise als eine in Umfangsrichtung der Stößelstange umlaufende Scheibe ausgebildet sein.This Projection can serve as a stop, for example, the Einpressweg the push rod limited to the receptacle of the anchor. Alternatively or additionally, this projection as a stop with respect to one of the magnetic yokes. The lead limited in this case, the displacement of the actuating element during operation of the electromagnetic actuator in that it comes to rest on the magnetic yoke. Thus, can waived measures for curing the anchor become. The jump ahead, for example, as a circumferential direction formed the push rod circumferential disc be.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine äußere Fläche der Stößelstange mittels eines Kaltverfestigungsverfahrens zumindest teilweise gehärtet ist. Diese Steigerung der Oberflächenhärte kann beispielsweise während des Fließpressverfahrens oder in einem nachgeschalteten Arbeitsschritt erfolgen. Dabei wird die Stößelstange unterhalb der Rekristallationstemperatur plastisch verformt, wodurch dessen Härte zunimmt.About that In addition, it can be provided that an outer Surface of the push rod by means of a work hardening process at least partially cured. This increase in Surface hardness, for example, during the extrusion process or in a downstream Work step done. This is the push rod plastically deformed below the recrystallization temperature, thereby whose hardness increases.

Vorteilhafterweise ist die Stößelstange zumindest teilweise hohl ausgebildet, wodurch das Gewicht der Stößelstange reduziert und damit die Dynamik der Stelleinheit erhöht wird. Durch den Einsatz eines Fließpressverfahrens zur Herstellung der Stößelstange kann der Hohlraum ohne zusätzlich Arbeitsschritte während der Ausbildung der Stößelstange ausgeformt werden. Anders als bei spanenden Verfahren ist kein nachträgliches Ausformen, beispielsweise Bohren nötig. Somit kann weiteres Material eingespart werden.advantageously, the push rod is at least partially hollow formed, reducing the weight of the push rod reduces and thus increases the dynamics of the actuator becomes. Through the use of an extrusion process for Production of the push rod can be the cavity without additional work steps during the training the push rod are formed. Different to in the case of machining processes, no subsequent shaping, For example, drilling is necessary. Thus, more material can be saved become.

Vorteilhafterweise besteht die Stößelstange aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminium. Somit wird das Gewicht des Betätigungselements erheblich reduziert.advantageously, If the push rod is made of a light metal, for example aluminum. Thus, the weight of the actuating element considerably reduced.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Stößelstange aus einem nicht magnetisierbaren Material, beispielsweise einem nicht magnetisierbaren Stahl oder Aluminium, besteht.About that In addition, it can be provided that the push rod made of a non-magnetizable material, for example a non-magnetizable steel or aluminum.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Stößelstange zumindest teilweise mit einer die Härte erhöhenden Beschichtung versehen ist, so dass der Verschleiß an der Stößelstange verringert wird.In a development of the invention can be provided that the Surface of the push rod at least partially with a hardness increasing coating is provided, so that the wear on the push rod is reduced.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigenFurther Features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which embodiments of the Invention are shown in simplified form. Show it

1 eine elektromagnetische Stelleinheit eines Hydraulikventils mit einem erfindungsgemäßen Betätigungselement im Längsschnitt, 1 an electromagnetic actuator of a hydraulic valve with an actuator according to the invention in longitudinal section,

2 einen Längsschnitt durch eine Stößelstange einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Betätigungselements, 2 a longitudinal section through a push rod of a second embodiment of the invention the actuating element,

3 einen Längsschnitt durch eine Stößelstange einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Betätigungselements. 3 a longitudinal section through a push rod of another embodiment of the invention the actuating element.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description the drawing

1 zeigt eine elektromagnetische Stelleinheit 1 eines Hydraulikventils mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Betätigungselements 20 im Längsschnitt. Die elektromagnetische Stelleinheit 1 weist einen Spulenkörper 2 auf, der eine aus mehreren Windungen eines geeigneten Drahtes bestehende Spule 4 trägt, die zumindest teilweise von einer Umspritzung 5 aus nichtmagnetisierbarem Material umgeben ist. Ein erstes Magnetjoch 6 weist einen scheibenförmigen und einen hülsenförmigen Abschnitt 6a, 6b auf, wobei sich der hülsenförmige Abschnitt in 6b in das Innere des Spulenkörpers 2 hinein erstreckt. Der hülsenförmige Abschnitt 6b greift in einen Hohlraum radial innerhalb des Spulenkörpers 2 ein, wobei dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Spulenkörpers 2 angepasst ist. Der scheibenförmige Abschnitt 6a liegt in axialer Richtung an dem Spulenkörper 2 bzw. der Umspritzung 5 an und bestimmt somit die axiale Position des ersten Magnetjochs 6. 1 shows an electromagnetic actuator 1 a hydraulic valve with a first embodiment of an actuating element according to the invention 20 in longitudinal section. The electromagnetic actuator 1 has a bobbin 2 on, the one consisting of several turns of a suitable wire coil 4 contributes, at least partially, by an encapsulation 5 is surrounded by non-magnetizable material. A first magnetic yoke 6 has a disc-shaped and a sleeve-shaped portion 6a . 6b on, wherein the sleeve-shaped section in 6b into the interior of the bobbin 2 extends into it. The sleeve-shaped section 6b engages in a cavity radially within the bobbin 2 a, wherein the outer diameter of the inner diameter of the bobbin 2 is adjusted. The disc-shaped section 6a lies in the axial direction on the bobbin 2 or the encapsulation 5 and thus determines the axial position of the first magnetic yoke 6 ,

Der Spulenkörper 2 ist weiterhin in einem topfförmigen Gehäuse 7 angeordnet, in dessen Boden eine Aufnahmeöffnung 8 vorgesehen ist. In der Aufnahmeöff nung 8 ist ein zweites Magnetjoch 9 aufgenommen, das in axialer Richtung in den Spulenkörper 2 hinein ragt. Dabei stehen sich die offenen Enden 10 des ersten und zweiten Magnetjochs 6, 9 über einen Luftspalt 11 axial gegenüber.The bobbin 2 is still in a cup-shaped housing 7 arranged in the bottom of a receiving opening 8th is provided. In the Aufnahmeöff opening 8th is a second yoke 9 taken in the axial direction in the bobbin 2 protrudes into it. Here are the open ends 10 of the first and second magnetic yokes 6 . 9 over an air gap 11 axially opposite.

Das erste und zweite Magnetjoch 6, 9 begrenzen einen Ankerraum 12, in dem ein axial verschiebbares Betätigungselement 20 angeordnet ist. Das Betätigungselement 20 umfasst einen Anker 13 und eine fest mit dem Anker 13 verbundene Stößelstange 14. Die Stößelstange 14 ist teilweise in einer Aufnahme 21 des Ankers 13 angeordnet und erstreckt sich durch eine am zweiten Magnetjoch 9 ausgebildete Öffnung 15, wobei ein Ende der Stößelstange 14 im montierten Zustand der Stelleinheit 1 an einem teilweise dargestellten Steuerkolben 3 des ansonsten nicht dargestellten Hydraulikabschnitts des Hydraulikventils anliegt. Somit wird durch Bestromen der Spule 4 das Betätigungselement 20 verschoben und somit der Steuerkolben 3 des Wegeventils betätigt. Innerhalb der Öffnung 15 ist eine Gleithülse 16 vorgesehen, um Reibungsverluste an dieser Stelle zu minimieren.The first and second yoke 6 . 9 limit an anchor space 12 in which an axially displaceable actuating element 20 is arranged. The actuator 20 includes an anchor 13 and one stuck to the anchor 13 connected pushrod 14 , The pushrod 14 is partially in a shot 21 of the anchor 13 arranged and extends through a on the second magnetic yoke 9 trained opening 15 , one end of the pushrod 14 in the assembled state of the actuator 1 on a control piston partially shown 3 the not shown hydraulic portion of the hydraulic valve is applied. Thus, by energizing the coil 4 the actuator 20 shifted and thus the control piston 3 the directional control valve actuated. Inside the opening 15 is a sliding sleeve 16 provided to minimize friction losses at this point.

Während des Betriebs wird die Bestromung der Stelleinheit 1 geregelt, wodurch ein Magnetfeld innerhalb der Stelleinheit 1 generiert wird. Das erste Magnetjoch 6, das Gehäuse 7, das zweite Magnetjoch 9 und der Anker 13, die aus magnetisierbaren Materialien bestehen, dienen dabei als Flusspfad, der durch den Luftspalt 11 zwischen dem Anker 13 und dem ersten und zweiten Magnetjoch 6, 9 komplettiert wird. Bei Bestromung der Spule 4 wirkt auf den Anker 13 eine Kraft in Richtung des zweiten Magnetjochs 9, die abhängig von der Höhe der Bestromung der Spule 4 ist. Durch Ausbalancieren der magnetischen Kraft, die auf den Anker 13 wirkt, und einer Federkraft, die auf den Steuerkolben 3 wirkt, kann der Anker 13 und damit der Steuerkolben 3 in jeder beliebigen Stellung zwischen zwei Extremstellungen positioniert werden.During operation, the energization of the actuator 1 regulated, creating a magnetic field within the actuator 1 is generated. The first magnetic yoke 6 , the case 7 , the second magnetic yoke 9 and the anchor 13 , which consist of magnetizable materials, serve as a flow path through the air gap 11 between the anchor 13 and the first and second magnetic yokes 6 . 9 is completed. When energizing the coil 4 acts on the anchor 13 a force in the direction of the second magnetic yoke 9 , which depends on the amount of current supplied to the coil 4 is. By balancing the magnetic force acting on the anchor 13 acts, and a spring force acting on the control piston 3 acts, the anchor can 13 and thus the spool 3 be positioned in any position between two extreme positions.

Der Anker 13 ist mit axial verlaufenden Bohrungen 18 versehen, die an beiden axialen Seitenflächen des Ankers 13 offen ausgebildet sind. Die Bohrungen 18 verbinden somit zwei Hohlräume 19, die in axialer Richtung des Ankers 13 angeordnet sind und von diesem getrennt werden. Während der Bewegung des Ankers 13 kann über die Bohrungen 18 ein Druckausgleich zwischen den Hohlräumen 19 stattfinden und in der Stelleinheit 1 vorhandenes Schmiermittel ausgetauscht werden. Somit wird die Reibung zwischen dem Anker 13 und dem ersten Magnetjoch 6 und die Hysterese der Strom-Weg Kennlinie der Stelleinheit 1 reduziert.The anchor 13 is with axial bores 18 provided on both axial side surfaces of the armature 13 are open. The holes 18 thus connect two cavities 19 in the axial direction of the anchor 13 are arranged and separated from it. During the movement of the anchor 13 can about the holes 18 a pressure equalization between the cavities 19 take place and in the actuator 1 Existing lubricant to be replaced. Thus, the friction between the anchor 13 and the first magnetic yoke 6 and the hysteresis of the current-path characteristic of the actuator 1 reduced.

Die Stößelstange 14 ist in der in 1 dargestellten Ausführungsform massiv, d. h. nicht hohl, ausgebildet. Somit können hohe Kräfte übertragen werden, ohne die Stößelstange 14 zu deformieren. Die Stößelstange 14 ist kraftschlüssig in der Aufnahme 21 des Ankers 13 befestigt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Stößelstange 14 mit leichtem Übermaß zu der Aufnahme 21 gefertigt und in diese eingepresst ist. An der äußeren Mantelfläche der im Wesentlichen zylindrisch ausgeführten Stößelstange 14 ist ein Vorsprung 17 in Form einer in Umfangsrichtung der Stößelstange 14 umlaufenden Scheibe ausgebildet. Der Vorsprung 17 dient zum einen als Wegbegrenzung während des Einpressens der Stößelstange 14 in die Aufnahme 21. Des Weiteren dient der Vorsprung 17 als Anschlag gegenüber dem zweiten Magnetjoch 9 während des Betriebs der Stelleinheit 1. Somit wird verhindert, dass der Anker 13 großflächig an dem zweiten Magnetjoch 9 zur Anlage kommt. Somit werden Adhäsionskräfte auf Grund des in der Stelleinheit 1 vorhandenen Schmiermittels bei Anlage des Vorsprungs 17 an dem zweiten Magnetjoch 9 reduziert.The pushrod 14 is in the in 1 illustrated embodiment solid, ie not hollow, formed. Thus, high forces can be transmitted without the push rod 14 to deform. The pushrod 14 is non-positive in the recording 21 of the anchor 13 attached. This can for example be achieved in that the push rod 14 with a slight excess of admission 21 manufactured and pressed into this. On the outer circumferential surface of the substantially cylindrically executed push rod 14 is a lead 17 in the form of a circumferential direction of the push rod 14 formed around the rotating disk. The lead 17 serves as a travel limit during the pressing of the push rod 14 in the recording 21 , Furthermore, the lead serves 17 as a stop against the second magnetic yoke 9 during operation of the actuator 1 , This will prevent the anchor 13 over a large area on the second magnetic yoke 9 comes to the plant. Thus, adhesion forces are due to in the actuator 1 existing lubricant at plant of the projection 17 at the second magnetic yoke 9 reduced.

2 zeigt eine Stößelstange 14 einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betätigungselements 20 im Längsschnitt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist diese Stößelstange 14 hohl ausgebildet, wodurch das Gewicht des Betätigungselements 20 reduziert wird. Des Weiteren ist an der Mantelfläche der Stößelstange 14 kein Vorsprung 17 ausgebildet, was zu einer weiteren Reduktion des Gewichts der Stößelstange 14 führt. 2 shows a push rod 14 a second embodiment of an actuating element according to the invention 20 in longitudinal section. In contrast to the first embodiment, this push rod 14 hollow, reducing the weight of the actuator 20 is reduced. Furthermore, on the lateral surface of the push rod 14 no advantage 17 formed, resulting in a further reduction in the weight of the push rod 14 leads.

3 zeigt Stößelstange 14 einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betätigungselements 20 im Längsschnitt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist diese Stößelstange 14 in dem Bereich, der in die Aufnahme 21 des Ankers 13 eingreift hohl ausgebildet, während der restliche Teil massiv ausgeführt ist. Somit wird das Gewicht der Stößelstange 14 reduziert, wobei gleichzeitig auf Grund der hohen Steifigkeit des Teils der Stößelstange 14, der außerhalb der Aufnahme 21 angeordnet ist, hohe Kräfte auf den Steuerkolben 3 übertragen werden können. Des Weiteren wird das Einpressen der Stößelstange 14 in die Aufnahme 21 erleichtert. Das in die Aufnahme 21 eingreifende Ende der Stößelstange 14 ist mit einer Einführphase 22 versehen. 3 shows pushrod 14 a further embodiment of an actuating element according to the invention 20 in longitudinal section. In contrast to the first embodiment, this push rod 14 in the area in the recording 21 of the anchor 13 engages hollow, while the rest of the part is solid. Thus, the weight of the pushrod becomes 14 reduced, at the same time due to the high rigidity of the part of the push rod 14 that's out of the picture 21 is arranged, high forces on the control piston 3 can be transmitted. Furthermore, the pressing of the push rod 14 in the recording 21 facilitated. That in the recording 21 engaging end of the pushrod 14 is with an introduction phase 22 Mistake.

Die in den 1 bis 3 dargestellten Stößelstangen 14 sind mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt. Dazu wird ein Rohling, beispielsweise ein Stück Draht, eines geeigneten Material mittels eines Stempels mit Druck beaufschlagt, so dass das Material unterhalb dessen Schmelztemperatur zu fließen beginnt und eine Form, die ein negativ der gewünschten Form der Stößelstange 14 darstellt, ausfüllt. Vorteil dieser Methode ist die durch dieses Verfahren erreichbare Oberflächengüte, wodurch aufwändige und kostenintensive Nachbehandlungsschritte nicht nötig sind. Des Weiteren können komplexe Strukturen, beispielsweise der Vorsprung 17 oder die Einführphase 22, kostengünstig während des Fließpressverfahrens realisiert werden. Gleichzeitig kann während des Herstellungsverfahrens eine Kaltverfestigung der Oberfläche erfolgen, wodurch die Lebensdauer der Stößelstange 14 erhöht wird. Alternativ oder zusätzlich können weitere die Oberfläche der Stößelstange 14 härtende Verfahren, beispielsweise durch Aufbringen geeigneter Beschichtungen, Laserhärten oder weitere Kaltverfestigungsverfahren durchgeführt werden. Vorteilhafterweise werden lediglich die hoch beanspruchten Teile der Oberfläche, wie beispielsweise die Lagerfläche im Bereich der Gleithülse 16, die Kontaktfläche zu dem Steuerkolben 3 und oder der Vorsprung 17 gehärtet.The in the 1 to 3 illustrated pushrods 14 are made by an extrusion molding process. For this purpose, a blank, such as a piece of wire, a suitable material by means of a punch with pressure applied, so that the material begins to flow below its melting temperature and a shape that is a negative of the desired shape of the push rod 14 represents, fills out. The advantage of this method is the surface quality achievable by this method, which means that expensive and expensive post-treatment steps are not necessary. Furthermore, complex structures, such as the lead 17 or the introduction phase 22 , be realized inexpensively during the extrusion molding process. At the same time, a cold work hardening of the surface can occur during the manufacturing process, whereby the life of the push rod 14 is increased. al ternatively or additionally, the surface of the pushrod can be further added 14 hardening processes, for example by applying suitable coatings, laser hardening or other work hardening processes are performed. Advantageously, only the highly stressed parts of the surface, such as the bearing surface in the region of the sliding sleeve 16 , the contact surface to the control piston 3 and or the lead 17 hardened.

Die Stößelstange 14 besteht vorteilhafterweise aus einem nicht magnetisierbaren Material um zum einen das von der Spule 4 erzeugte Magnetfeld nicht zu stören und zum anderen um zu verhindern, dass magnetisierbare Partikel aus dem Schmier-/Druckmittel der Brennkraftmaschine aufgesammelt und in die Stelleinheit 1 eingeführt werden, wodurch die Gleitflächen der Gleithülse 16, der Stößelstange 14, des Ankers 13 oder des ersten bzw. zweiten Magnetjochs 6, 9 beschädigt werden können.The pushrod 14 is advantageously made of a non-magnetizable material on the one hand of the coil 4 not to disturb the magnetic field generated and on the other hand to prevent magnetizable particles from the lubricant / pressure medium of the internal combustion engine collected and in the actuator 1 are introduced, whereby the sliding surfaces of the sliding sleeve 16 , the pushrod 14 , the anchor 13 or the first and second magnetic yoke 6 . 9 can be damaged.

Die Stößelstange 14 besteht aus einem geeigneten Metall bzw. einer geeigneten Metalllegierung. Beispielsweise können nicht magnetisierbare Stähle Anwendung finden, wodurch eine hohe Widerstandskraft der Stößelstange 14 gegenüber auf diese wirkenden Kräfte erreicht werden kann. Des Weiteren können Leichtmetalle vorgesehen werden, beispielsweise Aluminium oder Magnesium, wodurch das Gewicht der Stößelstange 14 reduziert wird und somit die Ansprechgeschwindigkeit der Stelleinheit 1 bzw. deren Hystereseverhalten positiv beeinflusst wird.The pushrod 14 consists of a suitable metal or a suitable metal alloy. For example, non-magnetizable steels find application, whereby a high resistance of the push rod 14 can be achieved against these forces acting on. Furthermore, light metals may be provided, such as aluminum or magnesium, thereby increasing the weight of the pushrod 14 is reduced and thus the response speed of the actuator 1 or whose hysteresis behavior is positively influenced.

11
Stelleinheitactuator
22
Spulenkörperbobbins
33
Steuerkolbenspool
44
SpuleKitchen sink
55
Umspritzungencapsulation
66
erstes Magnetjochfirst yoke
6a6a
scheibenförmiger Abschnittdisc-shaped section
6b6b
hülsenförmiger Abschnittsleeve-shaped section
77
Gehäusecasing
88th
Aufnahmeöffnungreceiving opening
99
zweites Magnetjochsecond yoke
1010
EndeThe End
1111
Luftspaltair gap
1212
Ankerraumarmature space
1313
Ankeranchor
1414
Stößelstangepushrod
1515
Öffnungopening
1616
Gleithülsesliding sleeve
1717
Vorsprunghead Start
1818
Bohrungdrilling
1919
Hohlraumcavity
2020
Betätigungselementactuator
2121
Aufnahmeadmission
2222
Einführphaseinsertion phase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Betätigungselement (20) einer elektromagnetischen Stelleinheit (1) eines Hydraulikventils, das zumindest einen Anker (13), der in der Stelleinheit (1) verschiebbar angeordnet ist, und eine fest mit dem Anker (13) verbundene Stößelstange (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt ist.Actuating element ( 20 ) an electromagnetic actuator ( 1 ) of a hydraulic valve, the at least one anchor ( 13 ) located in the actuator ( 1 ) is slidably disposed, and one fixed to the anchor ( 13 ) connected push rod ( 14 ), characterized in that the push rod ( 14 ) is produced by means of an extrusion process. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche der Stößelstange (14) mittels eines Kaltverfestigungsverfahrens zumindest teilweise gehärtet ist.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that an outer surface of the push rod ( 14 ) is at least partially cured by means of a strain hardening process. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche der Stößelstange (14) im Bereich einer Lagerfläche gehärtet ist.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that an outer surface of the push rod ( 14 ) is hardened in the area of a bearing surface. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche der Stößelstange (14) im Bereich einer Kontaktfläche zu einem Steuerkolben (3) gehärtet ist.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that an outer surface of the push rod ( 14 ) in the region of a contact surface to a control piston ( 3 ) is cured. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer äußeren Fläche der Stößelstange (14) ein Vorsprung (17) ausgebildet ist.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that on an outer surface of the push rod ( 14 ) a lead ( 17 ) is trained. Betätigungselement (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Fläche des Vorsprungs (17) gehärtet ist.Actuating element ( 20 ) according to claim 5, characterized in that an outer surface of the projection ( 17 ) is cured. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the push rod ( 14 ) is at least partially hollow. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the push rod ( 14 ) consists of a non-magnetizable material. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (14) aus einem Leichtmetall besteht.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the push rod ( 14 ) consists of a light metal. Betätigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Stößelstange (14) zumindest teilweise mit einer die Härte erhöhenden Beschichtung versehen ist.Actuating element ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the surface of the push rod ( 14 ) is at least partially provided with a hardness increasing coating.
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