DE19522187C2 - Fluidsteuerventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit oder des Druckes eines Fluids.

Unter den Elektromagnetventilen ist ein hydraulisches Druck­ steuerventil zum Steuern eines hydraulischen Druckes be­ kannt, welches beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung JP 3-121386 A be­ schrieben ist.

Dieses bekannte hydraulische Drucksteuerventil weist einen Plunger(kolben) auf, welcher auch als Ventil-Schieber wirkt. Der Plungerkolben ist in einem mit einem Solenoiden ausge­ bildeten stationären Gehäuse verschiebbar. Das stationäre Gehäuse ist mit einem Einlaß-Seitenkanal und einem Auslaß- Seitenkanal versehen. Der Plungerkolben ist mit einem Einschnitt-Bereich (d. h. mit einem Steuerventilbereich) aus­ gebildet, um eine Verbindung zwischen dem Einlaß- und dem Auslaß-Seitenkanal zu schaffen oder zu blockieren. Der Plungerkolben wird durch die Vorspannung einer Feder in eine Richtung gedrückt, so daß die oben genannte Verbindung blockiert wird. Andererseits wird der Plungerkolben durch den Solenoiden in eine Position bewegt, in der die oben be­ schriebene Verbindung erzielt wird. Zusätzlich wird der Plungerkolben zu einer die oben beschriebene Verbindung blockierenden Position durch den Auslaßseitendruck bewegt.

Jedoch ist es bei dem oben beschriebenen, bekannten hydrau­ lischen Drucksteuerventil erforderlich, ein vorgegebenes Spiel bzw. einen vorgegebenen Freiraum zwischen den einander gegenüberliegenden Umfangsflächen des Plungerkolbens und einer den Plungerkolben gleitend aufnehmenden Aufnahmeöff­ nung im stationären Gehäuse auszubilden, so daß der Plunger­ kolben (d. h. der Ventilschieber) gleichmäßig gleiten kann. Hieraus entsteht das Problem, daß der Plungerkolben exzent­ risch in der Aufnahmeöffnung verlaufen kann. Folglich wirken die radialen Anziehungskräfte des Solenoiden unsymmetrisch, so daß der Plungerkolben durch eine Querkraft angetrieben wird, wodurch die Hysteresis beim Betrieb des hydraulischen Steuerventils ansteigt. Der Plungerkolben kann aufgrund seiner Neigung bzw. Schräglage an der Aufnahmeöffnung hängen bleiben bzw. anstoßen und somit nicht mehr gleichförmig bzw. gleichmäßig gleiten.

Zudem ist der Steuerventilbereich bei dem bekannten hydrau­ lischen Drucksteuerventil in einem Umfangsbereich des Plun­ gers mit großem Durchmesser ausgebildet. Hieraus resultiert das Problem, daß die Leckfluidmenge groß ist.

Des weiteren besteht bei dem bekannten hydraulischen Druck­ steuerventil der Ausschnittbereich (d. h. der Steuerventil­ bereich), welcher eine Verbindung zwischen dem Einlaß- und Auslaß-Seitenkanal schafft oder blockiert, aus einer in der Umfangsfläche des Plungerkolbens ausgebildeten rechteckigen Nut. Eine derartige rechteckige Nut kann während der Erre­ gungszeit des Solenoiden einen Teil eines magnetischen Weges bilden und eine axiale Anziehungskraft bewirken, welche einen negativen Einfluß auf die hydraulischen Drucksteuer­ eigenschaften ausübt. Um dies zu vermeiden ist es erforder­ lich die Axiallänge des Plungerkolbens zu vergrößern, so daß die rechteckige Nut an einer Stelle im Abstand vom magneti­ schen Weg ausgebildet werden kann. Hieraus ergeben sich die folgenden Probleme.

• 1. Die Axiallänge des hydraulischen Drucksteuerventils nimmt zu, so daß ein kompaktes Ausgestalten des Steuer­ ventils problematisch ist.
• 2. Der Plungerkolben und das stationäre Gehäuse für die Installation des Plungerkolbens werden lang und weisen eine komplizierte Form auf, woraus hohe Kosten resul­ tieren.
• 3. Die Abmessungen des Plungerkolbens nehmen zu, so daß die Hysteresis bei Betrieb des hydraulischen Drucksteuerven­ tils ansteigt und sich dessen Ansprechverhalten ver­ schlechtert.

Die Druckschrift DE 89 13 163 U1 beschreibt ein elektromag­ netisch betätigbares Ventil zur Steuerung eines pneumati­ schen Mediums. Bei diesem Ventil wird ein Hubanker innerhalb einer Bohrung eines Metallrohres zwischen zwei Ventilsitzen in Axialrichtung des Metallrohres verschiebbar geführt. Der Hubanker ist durch eine Feder zur Einlauföffnung des Mediums vorgespannt und kann durch Erregung eines Magneten in ent­ gegengesetzter Richtung bewegt werden. Der Hubanker ist im wesentlichen zylindrisch und weist an seinem der Medium-Ein­ strömöffnung des Metallrohres zugewandten Ende zwei Abfla­ chungen auf, welche durch eine Bohrung verbunden sind. Zudem ist die Bohrung mit einer inneren, in Axialrichtung des Ankers verlaufenden Öffnung verbunden, so daß das Medium über die Abflachungen, durch die Bohrung in die innere Axialöffnung des Ankers strömen kann. Der Anker weist zudem auf seiner Ausflußseite einen umlaufenden Vorsprung auf, welcher bei Bewegung des Ankers in Axialrichtung des Metall­ rohres in einer Schulter eines Ventilstutzens geführt ist.

Die Druckschrift DE 42 44 444 A1 beschreibt ein Elektromag­ netventil, bei welchem ein Anker durch Magnetkraft zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist. Der Anker besteht aus zwei Abschnitten, von denen der eine festsitzend und der andere beweglich angeordnet ist. Zwischen den beiden Abschnitten ist ein Federkörper positioniert, so daß die Federkennlinie an die Hubkraftkennlinie des Magnetsystems anpaßbar ist.

Die Druckschrift DE 39 09 551 A1 beschreibt ein Elektromag­ netventil, welches eine auf einem Magnetjoch angebrachte Magnetspule und einen aus einem magnetischen Material herge­ stellten Ventilschieber aufweist. Der Ventilschieber wird durch eine Rückstellfeder vom Magnetjoch abgehoben. Der Anker des Magnetventils ist beidseitig eines Magnetanker­ raums gelagert, um den Eintritt von Fremdpartikeln in den Ankerraum weitgehend zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluidsteuer­ ventil zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfa­ cher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine exzentrische Po­ sitionierung des Schiebers in dessen Führungsöffnung ver­ hindert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombina­ tion des Hauptanspruchs gelöst; die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Obige Anordnung löst die oben genannten Probleme, welche den bekannten Vorrichtungen zu eigen sind.

Ferner erreicht die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebenen Eigenschaften, welches eine gleichmäßige Bewegung des Plun­ gerkolbens sicherstellen kann.

Zudem wird durch die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebenen Eigenschaften erreicht, welches die Leckfluidmenge durch den Freiraum zwischen dem Plungerkolben und dessen Führungsele­ ment verringern kann.

Des weiteren wird mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebe­ nen Eigenschaften erzielt, bei welchem es möglich ist, des­ sen Steuerventilbereich und dessen magnetischen Weg bilden­ den Bereich übereinander in Radialrichtung des Plungers an­ zuordnen.

Ferner wird mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebenen Eigenschaften erzielt, welches die Axiallänge des Plunger­ kolbens verringern kann.

Zusätzlich wird mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebenen Eigenschaften erreicht, welches das Ansprechverhalten ver­ bessern und die Hysteresis verkleinern kann.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ver­ schiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung ersichtlich.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils, wobei sich die untere Hälfte in einem Zustand befindet, in welchem der Solenoid nicht erregt ist, und sich die obere Hälfte in einem Zustand befindet, in welchem der Solenoid erregt ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines neuen wich­ tigen Bereiches des Elektromagnetventils von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des Elektromagnetventils von Fig. 1 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden;

Fig. 5 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines anderen Ausfüh­ rungsbeispieles der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht eines neuen wichtigen Bereiches des Elektromagnetventils von Fig. 5;

Fig. 7 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des Elektromagnetventils von Fig. 5 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden;

Fig. 8 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht eines neuen wichtigen Bereiches des Elektromagnetventils von Fig. 8;

Fig. 10 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des Elektromagnetventils von Fig. 9 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden;

Fig. 11 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels; und

Fig. 12 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des Elektromagnetventils von Fig. 11 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden.

Gemäß Fig. 1 bis 4 wird ein ein erfindungsgemäßes Elektro­ magnetventil darstellendes Drucksteuerventil im allgemeinen durch das Bezugszeichen 7a bezeichnet und weist einen Sole­ noiden 5 auf. Die obere Hälfte des Flüssigkeits-Drucksteuer­ ventils 7a ist in Fig. 1 in einem Zustand dargestellt, bei welchem der Solenoid 5 erregt ist, und die untere Hälfte ist in einem Zustand gezeigt, bei welchem der Solenoid 5 ausge­ schaltet ist bzw. nicht erregt ist.

Der Solenoid 5 besteht aus einem Solenoidgehäusebereich "B", einem Spulenbereich "K" und einem Ventilschieber 4, welcher auch als Plungerkolben wirkt.

Der Solenoidgehäusebereich "B" besteht aus einer Basis 51 und einem Magnetjoch 58, welche hohlzylindrisch und derart angeordnet sind, daß sie axial einander gegenüberliegen, und aus einem Zwischenzylinder 56, welcher an den gegenüberlie­ genden Umfangsendbereichen der Basis 51 und des Magnetjochs 58 angebracht und mit diesen verschweißt ist.

Der Spulenbereich "K" ist aus einer Spule 53 zum Erzeugen eines Magnetfeldes durch Erregung, einem Spulenhalter 55, welcher aus nichtmagnetischem Material besteht und auf wel­ chem die Spule 53 aufgewickelt ist, und aus einem den Spu­ lenhalter 55 umschließenden Spulengehäuse 52 aufgebaut. Der Spulenbereich "K" ist entfernbar auf dem Solenoidgehäuse­ bereich "B" befestigt. Der Spulenbereich "K" stößt mit des­ sen einem Ende an einen nach außen gerichteten Flansch 51a der Basis 51 an und ist am Solenoidgehäusebereich "B" durch eine Mutter 59 befestigt, welche in einen Gewindeendbereich des Magentjochs 58 mittels einer Platte 54 geschraubt wird.

Die Basis 51 ist mit einer zentralen Durchgangsöffnung 57 ausgebildet, welche als Plungerkolben-Kammer dient. Ein hohlzylindrisches Zwischenelement 3 ist in den rechten End­ bereich der Durchgangsöffnung 57 (in Fig. 1) eingepaßt. Die Basis 51 hat einen Gewindeumfangsbereich an einer Stelle, welche sich im Vergleich zum nach außen gerichteten Flansch 51a weiter rechts befindet, und wird mit dieser Stelle in ein Ventilgehäuse 2 eingeschraubt. Das Zwischenelement 3 hat einen rechten Endbereich, welcher in eine zentrale Öffnung 2a des Ventilgehäuses 2 eingefügt wird und passend in die Öffnung eingreift. Das Ventilgehäuse 2 hat einen Ausgangs- Seitenauslaß 2b, welcher mit einem Betätigungsglied "A" ver­ bindbar ist, und einen Ablaß-Seitenauslaß 2c zum Verbinden mit einem Ablaßbehälter "T".

Ein Lagerungsbolzen 1 ist derart angeordnet, daß es durch die zentrale Öffnung 57 der Basis 51 verläuft. Der Lage­ rungsbolzen 1 ist abgestuft und hat einen Bereich 11a mit größerem Durchmesser und einen Bereich 11b mit kleinerem Durchmesser. Der Bereich 11a mit größerem Durchmesser ist in eine zentrale Öffnung 58a des Magnetjochs 58 preßgepaßt und dadurch fest an diesem befestigt. Der Bereich 11b mit klei­ nerem Durchmesser ist in einer zentralen Öffnung 3a des Zwi­ schenelementes 3 angeordnet. Ein O-Ring 60 ist zwischen dem Bereich 11b mit kleinerem Durchmesser und der zentralen Öff­ nung 3a angeordnet, um dazwischen abzudichten. Der Bereich 11a mit größerem Durchmesser des Lagerungsbolzens 1 ist mit einer radialen Zuführöffnung 11d an einer Stelle ausgebil­ det, welche dem abgestuften Bereich des Lagerungsbolzens 1 benachbart ist. Die Zuführöffnung 11d ist derart ausgebil­ det, daß sie radial durch den Bolzenbereich 11a hindurch­ läuft. An einer dem abgestuften Bereich folgenden Stelle ist der Bereich 11b mit kleinem Durchmesser mit einer radialen Ausgangsöffnung 11c ausgebildet. Die Ausgangsöffnung 11c ist derart ausgebildet, daß sie durch den Bereich 11b mit klei­ nem Durchmesser radial hindurchläuft. Der Lagerungsbolzen 1 hat ferner mehrere axiale Ablaßnuten 11e, welche in der Umfangsfläche des Bereiches 11b mit kleinem Durchmesser an einer Stelle ausgestaltet sind, welche der Ausgangsöffnung 11c benachbart ist. Der Bereich 11a mit größerem Durchmesser des Bolzens 1 ist mit einer zentralen zuführseitigen Verbin­ dungsöffnung 11f ausgeformt, um zwischen einer äußeren druckquellenseitigen Verbindungsöffnung 58b, welche in dem linken Seitenendbereich der zentralen Öffnung 58a des Mag­ netjochs 58 ausgebildet ist, und der Zuführöffnung 11d eine Verbindung zu schaffen. Der Bereich 11b mit kleinem Durch­ messer ist mit einer zentralen ausgangsseitigen Verbindungs­ öffnung 11g ausgebildet, um eine Verbindung zwischen der ausgangsseiten Verbindungsöffnung 2b des Ventilgehäuses 2 und der Ausgangsöffnung 11c zu schaffen. Die äußere druck­ quellenseitige Verbindungsöffnung 58b ist mit einer äußeren hydraulischen Druckquelle 6 verbunden.

Das Zwischenelement 3 hat Verbindungsnuten 3b, welche in der Plungerkolben-Seitenendfläche und der äußeren Umfangsfläche ausgebildet sind. Die Verbindungsnuten 3b liefern immer eine Verbindung zwischen der ablaßseitigen Verbindungsöffnung 2c des Ventilgehäuses 2 und den Ablaßnuten 11e. Filter 9a und 9b sind jeweils in der zentralen Öffnung 58a des Magnetjochs 58 und der zentralen Öffnung 3a des Zwischenelementes 3 mon­ tiert, um ein Eindringen bzw. Ablagern von Schmutzstoffen zu verhindern.

Der Ventilschieber 4 hat eine konzentrische Ventilöffnung 4b, welche keinen gleichmäßigen Durchmesser aufweist, so daß sie auf den Bereich 11a mit größerem Durchmesser, als auch auf den Bereich 11b mit kleinerem Durchmesser des Lagerungs­ bolzens 1 aufbringbar ist. Die Ventilöffnung 4b hat einen abgestuften Zwischenbereich, welcher mit einer Verbindungs­ nut 4b in konstanter Verbindung mit der Ausgangsöffnung 11c ausgebildet ist. Die Verbindungsnut 4b wirkt mit der Zuführ­ öffnung 11d zusammen, so daß ein zuführseitiger variabler Beschränkungsbereich "s" ausgebildet wird, und wirkt zudem mit der Ablaßnut 11e zusammen, um einen ablaßseitigen vari­ ablen Beschränkungsbereich "t" auszugestalten.

Das hydraulische Drucksteuerventil 7a dieses Ausführungsbei­ spieles ist derart aufgebaut, daß es eine Kraft erzeugen kann, welche auf den Ventilschieber 4 wirkt und diesen in Fig. 1 in der Richtung nach rechts proportional zum aus­ gangshydraulischen Druck durch die Wirkung der Differenz zwischen den Druckaufnahmeflächen der gegenüberliegenden axialen Endwände der Verbindungsnuten 4b drückt. Der Ventil­ schieber 4 dient somit als Druckdifferenz-Ansprechkolben.

Wenn der Ventilschieber 4 in Fig. 1 sich in die linke Rich­ tung bewegt, wird der ablaßseitige variable Beschränkungs­ bereich "t" geschlossen und der zuführseitige variable Be­ schränkungsbereich "s" geöffnet, wodurch der hydraulische Druck an der Ausgangsöffnung 11c zunimmt, aufgrund der Zu­ führung des hydraulischen Druckes von der Zuführöffnung 11d, und der Ventilschieber 4 wird in die umgekehrte Richtung angetrieben, d. h. in die Richtung nach rechts. Hierdurch wird der zuführseitige variable Beschränkungsbereich "s" geschlossen und der ablaßseitige variable Beschränkungs­ bereich "t" geöffnet, wodurch der hydraulische Druck an der Ausgangsöffnung 11c durch die Wirkung des hydraulischen Druckstromes zur Ablaßnut 11e abnimmt.

Der Ventilschieber 4 ist mit einer axial durch den Schieber hindurchlaufenden Verbindungsöffnung 4c ausgebildet. Die Verbindungsöffnung 4c ermöglicht dem hydraulischen Fluid innerhalb der Durchgangsöffnung 57 aus dieser herauszuströ­ men und ermöglicht somit das Erzielen einer gleichmäßigen Bewegung des Ventilschiebers 4 innerhalb der Durchgangsöff­ nung 57. Die Verbindungsöffnung 4c kann zudem als Dämpfungs­ öffnung zum Unterdrücken einer extensiven Bewegung des Ventilschiebers 4 dienen.

Eine Rückstellfeder 4d ist im belasteten Zustand zwischen dem Magnetjoch 58 und dem Ventilschieber 4 angeordnet. Durch die Rückstellfeder 4d wird der Ventilschieber 4 in Fig. 1 in die Richtung nach rechts gedrückt. Entsprechend wird der Ventilschieber 4 in die rechte Richtung gedrückt, wenn sich der Solenoid in einem nicht erregten Zustand befindet, so daß der ausgangshydraulische Druck an der Ausgangsöffnung 11c dem atmosphärischen Druck gleich ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist ein Freiraum "C" zwischen dem Lagerungsbolzen 1 und der Ventilöffnung 4a aus­ gebildet, um eine gleichmäßige Bewegung des Ventilschiebers 4 zu ermöglichen. Vier Druckkammern 12 in Form von Vertie­ fungen sind durch Einschnitte oder Kerben in der äußeren Umfangsfläche des Bereiches 11a mit größerem Durchmesser des Lagerungsbolzens 1 ausgebildet. Die Druckkammern 12 sind mit konstanten Umfangsabständen angeordnet und kommunizieren mit dem Freiraum "C". Die Druckkammern 12 sind in konstanter Verbindung mit der zuführseitigen Verbindungsöffnung 11f durch die radialen Beschränkungsöffnungen 13.

Gleichzeitig werden das Magnetjoch 58, das Spulengehäuse 52, die Basis 51 und der Ventilschieber 4 aus einem magnetischem Material hergestellt, so daß durch diese Elemente ein Mag­ netkreis ausgebildet wird. Das Magnetjoch 58 hat an einem Innenende einen magnetischen Leckbereich 61 mit dreieckför­ migem Querschnitt, um eine Kraft zum Anziehen des Ventil­ schiebers 4 zu erzeugen. Die Bestandteile, ausgenommen den oben beschriebenen Elementen aus magnetischem Material, ins­ besondere die Bestandteile (beispielsweise der Lagerungs­ bolzen 1, die Rückholfeder 4d, der Zwischenzylinder 56, das Zwischenelement 3, etc.), welche mit den oben beschriebenen Elementen aus magnetischem Material in Kontakt sind, werden aus Aluminium (welches mit einer Oberflächenbehandlung durch Alumite vorgesehen wird), nichtrostendem Stahl, etc. herge­ stellt, um dadurch aus dem magnetischen Feld resultierende Nachteile zu verhindern, während eine Verminderung des mag­ netischen Wirkungsgrades des Solenoiden 5 vermieden wird.

D. h. es besteht die Möglichkeit, den Ventilschieber 4 in Richtung nach links gegen die Vorspannung der Rückholfeder 4d zu bewegen und den hydraulischen Druck an der Ausgangs­ öffnung 11c zu erhöhen, wenn der Solenoid 5 erregt wird.

Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben.

(a) Zum Zeitpunkt der Nichterregung des Solenoiden:

Wenn der Solenoid 5 wie in der unteren Hälfte von Fig. 1 dargestellt nicht erregt ist, wird der Ventilschieber 4 in Richtung nach rechts durch die Vorspannung der Rück­ holfeder 4d gedrückt. Entsprechend wird der zuführseiti­ ge variable Beschränkungsbereich "s" geschlossen und der abflußseitige variable Beschränkungsbereich "t" geöff­ net, wodurch das Betätigungsglied "A" mit dem Abflußbe­ hälter "T" durch den variablen Beschränkungsbereich "t" kommuniziert, so daß sich der hydraulische Druck inner­ halb des Betätigungsgliedes "A" dem atmosphärischen Druck angleicht.

(b) Bei Erregung des Solenoiden:

Wenn der Solenoid 5 erregt wird, wird der Ventilschieber 4 in der Richtung nach links gegen die Vorspannung der Rückholfeder 4d angezogen, so daß der ablaßseitige vari­ able Beschränkungsbereich "t" geschlossen und der zu­ führseitige variable Beschränkungsbereich "s" geöffnet wird. Entsprechend kommuniziert das Betätigungsglied "A" mit der äußeren hydraulischen Druckquelle 6 durch den zuführseitigen variablen Beschränkungsbereich "s", wo­ durch der ausgangshydraulische Druck (hydraulischer Druck am Betätigungsglied "A") zunimmt.

Andererseits wird durch die Zuführung eines erhöhten ausgangshydraulischen Druckes zu der Verbindungsnut 4b des Ventilschiebers 4 mit den gegenüberliegenden Seiten­ wänden mit unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen eine Rückführungskraft erzeugt, welche auf den Ventilschieber 4 wirkt und diesen in Richtung nach rechts drückt, wo­ durch der Ventilschieber 4 in Richtung nach rechts zu­ rückgedrückt wird (in die Richtung, so daß der aus­ gangshydraulische Druck verringert wird). D. h. der Ven­ tilschieber 4 wird in die Position gesetzt, in welcher die Anziehungskraft des Solenoiden 5 im Gleichgewicht mit der Summe der Vorspannungskraft der Rückholfeder 4d und der Rückführungskraft ist, das bedeutet, wie im Kennlinien-Diagramm von Fig. 4 dargestellt, daß die Möglichkeit besteht, einen ausgangshydraulischen Druck proportional dem Erregerstrom des Solenoiden 5 zum Betätigungsglied "A" zuzuführen.

(c) Wenn der Ventilschieber sich in exzentrischer Position befindet:

Wie oben ausgeführt, besteht die Möglichkeit, daß der Ventilschieber 4 radial in eine exzentrische Position bewegt wird, da es notwendig ist, einen vorgegebenen Freiraum "C" zwischen der Ventilöffnung 4a des Ventil­ schiebers 4 und der äußeren Umfangsfläche des Lagerungs­ bolzens 1 auszubilden, um eine gleichmäßige Gleitbewe­ gung des Ventilschiebers 4 zu ermöglichen.

Jedoch hat der Bereich 11a mit größerem Durchmesser des Lagerungsbolzens 1 an der äußeren Umfangsfläche die vier Druckkammern 12, welche mit gleichen Umfangsabständen angeordnet sind, d. h. mit gleichen Abständen in Umfangs­ richtung des Lagerungsbolzens 1 und durch den Freiraum "C" verbunden sind. Die Druckkammern 12 sind in stetiger Verbindung mit der zuführseitigen Verbindungsöffnung 11f mittels der radialen Beschränkungsöffnungen 13 und kön­ nen somit immer mit hydraulischem Druck von der äußeren hydraulischen Druckquelle 6 beaufschlagt werden. Ent­ sprechend variiert der Freiraum "C" entland dem Umfang des Lagerungsbolzens 1, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, wenn der Ventilschieber 4 radial in eine exzentrische Position bewegt wird. Hierdurch wird der hydraulische Druck in den Druckkammern 12 an der Stelle, an welcher der Freiraum "C" groß ist, kleiner als der Zuführdruck durch die große Leckmenge an dieser Stelle, obwohl der hydraulische Druck in den Druckkam­ mern 12 an der Stelle, an welcher der Freiraum "C" klein ist, gleich dem Zuführdruck von der Druckquelle 6 gehal­ ten wird. Hierdurch wird ein Differenzdruck in Radial­ richtung bedingt und wirkt auf den Ventilschieber 4, so daß die Exzentrizität des Ventilschiebers 4 korrigiert wird, d. h. der Ventilschieber 4 wird durch den Diffe­ renzdruck eigen-zentriert.

Wie aus obiger Darstellung ersichtlich ist, erzeugt dieses Ausführungsbeispiel Wirkungen, welche im folgenden aufge­ zählt werden.

• 1. Durch die Verwendung des Zuführdruckes zum Betrieb des hydraulischen Drucksteuerventils besteht die Möglich­ keit, eine Exzentrizität des Ventilschiebers 4 zu ver­ hindern, d. h. es besteht die Möglichkeit, daß sich der Ventilschieber immer eigen- bzw. selbst-zentriert.
• 2. Da der Steuerventilbereich und der magnetische Weg bil­ dende Bereich auf der Innenseite und der Außenseite des Ventilschiebers 4 derart ausbildbar sind, daß in Radial­ richtung einer über dem anderen angeordnet werden kann, kann die axiale Länge des Ventilschiebers 4 verkürzt werden. Hierbei hat der Magnetismus eine derartige Eigenschaft, daß ein magnetischer Weg auf der äußeren Umfangsseite des Ventilschiebers 4 ausgebildet wird, d. h. in einer größeren Fläche, in der die magnetische Sättigung klein ist. Obwohl die Nut 4b, welche den Steuerventilbereich bildet, in der inneren Umfangsfläche des Ventilschiebers 4 ausgebildet ist, bewirkt dies kei­ nen negativen Einfluß auf die hydraulische Drucksteue­ rung.
• 3. Da der Steuerventilbereich im inneren Umfangsbereich des Ventilschiebers 4 mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist, kann die Leckfluidmenge klein sein.
• 4. Da die Filter 9a, 9b in dem Elektromagnetventil 7a ange­ ordnet sind, kann das System kompakt ausgestaltet wer­ den.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein Elektromagnetventil 7b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbei- Freiraum unterscheidet sich vom vorherigen Ausführungsbei­ spiel der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß der Lagerungsbolzen 1 und der Ventilschieber 4 jeweils umgekehrt mit Bezug auf deren Axialrichtung angeordnet sind, d. h. die rechte Seite links, und folglich sind das Betätigungsglied "A" und die äußere hydraulische Druckquelle 6 umgekehrt verbunden.

D. h. dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich, wie aus Fig. 7 ersichtlich, von dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß die Zunahme- und Abnahme-Rich­ tungen des hydraulischen Druckes entsprechend der Erregung und Nichterregung des Solenoiden 5 umgekehrt zu denen des vorherigen Ausführungsbeispieles sind und das Elektromagnet­ ventil 7b stellt ein normales Öffnungsventil dar.

Des weiteren wurden, wie aus Fig. 6 ersichtlich, die Druck­ kammern 12 des vorherigen Ausführungsbeispieles der Fig. 1 bis 4 in diesem Ausführungsbeispiel weggelassen.

Ausschließlich dem oben genannten ähnelt das Elektromagnet­ ventil 7b dieses Ausführungsbeispiels im wesentlichen dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 und kann im wesentlichen die gleichen Wirkungen erzielen.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen ein Strömungssteuerventil 8a, wel­ ches ein Elektromagnetventil der vorliegenden Erfindung dar­ stellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß die Fluidablaß zugehörigen - und Ablaßbehälter T verbin­ denden Kanäle (d. h. der ablaßseitige variable Beschränkungs­ bereich "t", die Ablaßnut 11e, die Verbindungsnut 3b, die ablaßseitige Verbindungsöffnung 2c) aufgrund von dessen Beschaffenheit weggelassen, die Außenform des Lagerungsbol­ zens 1 und die Innenform des Ventilschiebers 4 zu einer geraden zylindrischen Form ohne eine Stufe umgeformt und des weiteren, wie im Detail in Fig. 9 dargestellt, drei Druck­ kammern 12 und drei Beschränkungsöffnungen 13 ausgebildet wurden.

Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird im folgenden beschrieben.

(a) Bei Nichterregung des Solenoiden:

Wenn der Solenoid 5 nicht erregt ist, wird der Ventil­ schieber 4, wie in der unteren Hälfte von Fig. 8 darge­ stellt, in die Richtung nach rechts durch die Vorspan­ nung der Rückholfeder 4d gedrückt. Entsprechend wird der zuführseitige variable Beschränkungsbereich "s" ge­ schlossen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des hy­ draulischen Fluids auf Null abnimmt.

(b) Bei Erregung des Solenoiden:

Wenn der Solenoid 5 erregt wird, wird der Ventilschieber 4, wie in der unteren Hälfte von Fig. 8 dargestellt, in Richtung nach links gegen die Vorspannung der Rückhol­ feder 4d angezogen. Der Öffnungsgrad des zuführseitigen variablen Beschränkungsbereiches "s" ändert sich in Abhängigkeit vom Erregungsstrom des Solenoiden 5, wie im Kennlinien-Diagramm von Fig. 10 dargestellt ist, d. h. die Strömungsgeschwindigkeit des hydraulischen Fluids kann entsprechend dem Erregungsstrom gesteuert werden.

Somit kann dieses Ausführungsbeispiel im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie das vorherige Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 erzielen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ein Strömungssteuerventil 8b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom vorherigen Aus­ führungsbeispiel der Fig. 8 bis 10 dadurch, daß die Strö­ mungskanalanordnung bezüglich dessen Axialrichtung umgekehrt wird, d. h. die rechte Seite ist links und folglich wird die Verbindung zwischen der Fluidzuführseite und der Ausgangs­ seite umgekehrt.

Wie aus Fig. 12 ersichtlich, unterscheidet sich dieses Aus­ führungsbeispiel vom vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 8 bis 10 dadurch, daß die Zunahme- und Abnahme-Richtungen der Strömungsgeschwindigkeit des hydraulischen Fluids ent­ sprechend der Erregung und Nichterregung des Solenoiden 5 zu denen des vorherigen Ausführungsbeispieles der Fig. 8 bis 10 umgekehrt sind und das Strömungssteuerventil 8b dieses Aus­ führungsbeispieles stellt ein normales Öffnungsventil dar.

Ausgenommen dem oben beschriebenen ähnelt dieses Ausfüh­ rungsbeispiel im wesentlichen dem vorherigen Ausführungsbei­ spiel der Fig. 8 bis 10 und kann die gleichen Wirkungen erzielen.

Während die vorliegende Erfindung oben beschrieben wurde, stellt diese Beschreibung keine Einschränkung dar, vielmehr sind verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung möglich.

Obwohl oben dargestellt und beschrieben wurde, daß der komplette Ventilschieber aus einem magnetischen Material hergestellt und als einstückige Einheit ausgebildet ist, kann beispielsweise lediglich der äußere Umfangsbereich, welcher als Plungerkolbenbereich dient, teilweise aus einem magnetischen Material hergestellt werden.

Des weiteren kann die vorliegende Erfindung in einem solchen Fall angewendet werden, in welchem kein Plungerkolben einge­ setzt wird, obwohl in dem beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel der Schieber aus einem durch einen Sole­ noid angetriebenen Plungerkolben gebildet wird.

Obwohl in dem dargestellten und beschriebenen Ausführungs­ beispiel der Schieber an der äußeren Umfangsseite des sta­ tionären Seitenelementes angeordnet ist, kann der Schieber auch an der inneren Umfangsseite des stationären Seitenele­ mentes angeordnet werden.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorliegende Er­ findung ein Elektromagnetventil 7a betrifft, bei welchem ein Ventilschieber 4, der auch als Plungerkolben eines Sole­ noiden 5 wirkt, verschiebbar auf einem Lagerungsbolzen 1 be­ festigt ist, d. h. der Ventilschieber 4 und der Lagerungsbol­ zen 1 sind verbunden und bilden zwischen sich einen ringför­ mige Freiraum "C". Der Lagerungsbolzen 1 ist mit drei oder mehr Druckkammern 12 und radialen Beschränkungsöffnungen 13 in konstanter Verbindung mit den Druckkammern 12 ausgebil­ det. Die Druckkammern 12 und die radialen Beschränkungs­ öffnungen 13 sind mit gleichen Umfangsabständen und in kon­ stanter Verbindung mit einer äußeren Druckquelle 6 angeord­ net, so daß der ringförmige Freiraum "C" seine Gleichförmig­ keit beibehält, d. h. der Ventilschieber 4 wird relativ zum Lagerungsbolzen 1 durch die Wirkung des zu den Druckkammern 12 zu jedem Zeitpunkt zugeführten Fluiddruckes eigen­ zentriert.

Claims (6)

1. Elektromagnetventil mit einer auf einem Magnetjoch (58) angebrachten Magnetspule (53) und einem aus einem magneti­ schen Material hergestellten Ventilschieber (4), der durch eine Rückstellfeder (4d) vom Magnetjoch abgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Ventilschieber (4) auf einem in das Magnetjoch (58) gepreßten Lagerungsbolzen (1) gleitend angeordnet ist, und
• 2. der Lagerungsbolzen (1) eine zentrale Bohrung (11g, 11f) aufweist, die eine äußere druckseitige Verbindungs­ öffnung (58b) über radial angeordnete Öffnungen (13) mit Druckkammern (12) verbindet, über die ein Freiraum C zwischen dem Ventilschieber (4) und der äußeren Umfangs­ fläche des Lagerungsbolzens (1) mit Druck beaufschlagbar ist, so daß die Exzentrizität des Ventilschiebers korri­ giert wird.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Fluidströmungskanal des Lagerungsbolzens (1) einen axialen Einlaßkanalbereich (s), einen Auslaßkanal­ bereich (t), eine erste Radialöffnung (11d), welche mit dem Einlaßkanalbereich (s) verbunden ist, und eine zweite Radialöffnung (11e), welche mit dem Auslaßkanalbereich (t) verbunden ist, aufweist, wobei die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Radialöffnungen (11d, 11e) über eine ringförmige Nut (4b) steuerbar ist, welche in einer inne­ ren Umfangsfläche des Ventilschiebers (4) ausgebildet ist.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die radial angeordneten Öffnungen (13) in stetiger Verbin­ dung mit dem Einlaßkanalbereich (s) stehen.

4. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerungsbolzen (1) einen in dessen äußerer Umfangsfläche in Form einer Nut ausge­ bildeten Ablaßkanal (3b) aufweist, welcher mit einem Ablaßbehälter (T) in Verbindung steht, wobei die Verbin­ dung zwischen der zweiten Radialöffnung (11e) und dem Ablaßkanal (3b) über die Nut (4b) des Ventilschiebers (4) steuerbar ist.

5. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Nut (4b) des Ventilschiebers (4) gegenüberliegende Axialenden mit unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen aufweist.

6. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Nut (4b) des Ventilschiebers (4) gegenüberliegende Axialenden mit glei­ chen Druckaufnahmeflächen aufweist.