DE8809143U1 - Electromagnetically operated proportional valve - Google Patents

Description

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K. 21905 10.6.1988 Wd/KcK. 21905 10.6.1988 Wd/Kc

KOBKST BOSCH GHBB, 7000 Stuttgart 10KOBKST BOSCH GHBB, 7000 Stuttgart 10

Elektromagnetisch befcäfciabare« Proportionalvantil Stand der Technik Electromagnetically operated proportional valve State of the art

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betatigbaren Proportionalventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten derartigen Ventilen, die üblicherweise als Druckregler eingesetzt sind, 'ist der Anker meist auf einem Stößel aus nicht magnetischem Werkstoff befestigt und wird in Kugel- oder Gleitlagern geführt. Das hat den Machteil, daß die Lagerreibung verhältnismäßig hoch ist und damit auch die Hysterese. Außerdem sind derartige Ventile verschmutsungsempfindlich, da Achse und Gleitlager in der Regel aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Dadurch können bei Temperaturänderungen Schmutzpartikel zwischen Achse und Lager eindringen. Geht das so vergrößerte Spiel auf seinen ursprünglichen Wert zurück, so können diese Partikel zum Blockieren führen. Dies wird noch dadurch begünstigt, daß durch das Einpressen der Lager zu große Lagertoleranzen entstehen, die die Schmutzempfindlichkeit noch weiter erhöhen.The invention is based on an electromagnetically actuated proportional valve according to the type of the main claim. In known valves of this type, which are usually used as pressure regulators, the armature is usually attached to a tappet made of non-magnetic material and is guided in ball or plain bearings. This has the disadvantage that the bearing friction is relatively high and thus also the hysteresis. In addition, such valves are sensitive to dirt, since the axle and plain bearing are usually made of different materials. As a result, dirt particles can penetrate between the axle and the bearing when the temperature changes. If the increased play returns to its original value, these particles can lead to blockage. This is further promoted by the fact that the bearings are pressed in and the bearing tolerances are too large, which further increase the sensitivity to dirt.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Proportionalventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber des Vorteil/ daß durch die GleitpaarungThe proportional valve according to the invention with the features of the main claim has the advantage that the sliding pairing

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ans gleichen Merkstoffen die Teile gleiche Wärmedehung haben, so daß Ale Verschmutsungsgefafer wesentlich geringer ist. Weiterhin ist von Vorteil, daß auf die Gleitführung von Kolben und Ventilgehäuse keine Querkräfte einwirken, da der Kolben von Anker entkoppelt ist. Daeit verringert sich auch die Kennlinienhysterese.The parts have the same thermal expansion when made of the same materials, so that the risk of contamination is significantly lower. Another advantage is that no transverse forces act on the sliding guide of the piston and valve housing, since the piston is decoupled from the armature. This also reduces the characteristic curve hysteresis.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen.Further advantages of the invention emerge from the following description and the subclaims.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung erläutert. Letzter« zeigt einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil, insbesondere Druckregelventil.An embodiment of the invention is explained in the following description and drawing. The latter shows a longitudinal section through an electromagnetically actuated proportional valve, in particular a pressure control valve.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Das Proportionalventil weist ein Gehäuse 10 in Magnetteil auf sowie ein Ventilgehäuse 11, welche beiden Teile achsgleich verlaufen und durch einen Bördelrand 12 am Unterteil des Gehäuse? 10 fest miteinander verbunden sind. Xm Gehäuse 10 befindet sich die Wicklung 13 auf einem Spulenkörper 14, In einer mittigen, durchgehenden BourungThe proportional valve has a housing 10 in the magnet part and a valve housing 11, both parts of which run on the same axis and are firmly connected to one another by a flanged edge 12 on the lower part of the housing 10. The winding 13 is located in the housing 10 on a coil body 14, in a central, continuous bore

15 des Gehäuses ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder15 of the housing is a compression spring designed as a helical spring

16 angeordnet, die einerseits an einer die Bohrung 15 verschließenden Einstellschraube 17 anliegt, andererseits an einem achsgleich aur Federlängsachse verlaufenden Achse 18.16, which on the one hand rests on an adjusting screw 17 closing the bore 15, and on the other hand on an axis 18 running coaxially with the longitudinal axis of the spring.

Der Elektromagnet weist einen scheibenförmigen Anker 19 auf, der mittels sweier Membranfädern 20, 21 elastisch am Gehäuse 10 auügehängt ist. Di«» Membranfedern sind an ihrem inneren Sand fest mit dem Ankermittelteil verbunden, an ihrem Außenrai.4 sind sie durch einen Distansring 22 zwischen Gehäuse 10 und Ventilgehäuse 11 festge-The electromagnet has a disk-shaped armature 19, which is elastically suspended from the housing 10 by means of two membrane threads 20, 21. The membrane springs are firmly connected to the armature center part on their inner side, and are fixed on their outer side by a spacer ring 22 between the housing 10 and the valve housing 11.

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spannt. Di· Achse IB ist in einer mittigen Bohrung 24 des Ankers 19 gelagert; er bat einen oberen land ISA, der an der Menbranfeder 20 anliegt. Zwischen dem Flansch ISA und einem Absats ISA an der Bohrung 15 ist der axiale Arbeitsluftspalt 25 gebildet. Die Druckfeder 16 wirkt über eine am Flansch 18A anliegende Resluftspaltscheibe 26 auf diesen ein. Die untere Membranfeder 21 ist durch eine Scheibe 27 festgehalten, die an einem Vorsprung 18B der Achse 18 anliegt. 3?fi.schteü d*!ü iiifl»nJnrniii»«B«Ar« dai Ankara 10 und dem Distanzrina 22 ist der radiale Luftspalt gebildet. Auf die elektrischen Anschlußteile 28 ist nicht näher eingegangen, da nicht erfindungswesentlich. The axis 1B is mounted in a central bore 24 of the armature 19; it has an upper land ISA which rests on the diaphragm spring 20. The axial working air gap 25 is formed between the flange ISA and a shoulder ISA on the bore 15. The compression spring 16 acts on the flange 18A via a residual air gap disk 26 which rests on the flange. The lower diaphragm spring 21 is held in place by a disk 27 which rests on a projection 18B of the axis 18. The radial air gap is formed between the spring 10 and the spacer 22. The electrical connection parts 28 are not discussed in more detail as they are not essential to the invention.

Im Ventilgehäuse 11 ist eine durchgehende Stufenbohrung 30 ausgebildet, die achsgleich zur Bohrung 15 des Elektromagneten verläuft. Im oberen, im Durchmesser größeren Bohrungsteil 30A ist ein Kolben 31 gleitend geführt. Er besteht aus demselben Werkstoff wie das Ventilgehäuse 11, z. B. aus Aluminium. An die obere Stirnseite des Kolbens 31 legt sich der im Anker 19 angeordnete Achse 18. Der Kolben 31 weist auf seiner gesamten Länge denselben Durchmesser auf, seine untere flache Stirnseite 3IA legt sich gegen einen Ventilsitz 32, welcher durch den Übergang des im Durchmesser kleineren Teils 3OB der Stufenbohrung 30 gebildet ist bzw. durch eine zylindrische Erweiterung 30C der Stufenbohrung. Die Erweiterung 3OC ist durchdrungen von zwei rechtwinklig sich kreuzenden Querbohrungen 33, 34. An den Bohrungsteil 3OB ist eine Leitung 36 angeschlossen, die zu einer Dructanittelquelle 37 führt. In dieser Leitung ist eine Blende 38 angeordnet. Von der Leitung 36 zweigt hinter der Blende eine Leitung 39 ab, in welcher der durch das Proportionalventil geregelte Druck F herrscht.. Die Querbohrungen 33, 34 haben Verbindung zu eiaes Druckaittelbebälter, Das Porportionalventil ist ait seine« Ventilgehäuse 11 in ein nicht weiter dargestelltes Maschinenteil •ingebaut.A continuous stepped bore 30 is formed in the valve housing 11 and runs parallel to the bore 15 of the electromagnet. A piston 31 is slidably guided in the upper bore part 30A with the larger diameter. It is made of the same material as the valve housing 11, e.g. aluminum. The axis 18 arranged in the armature 19 rests against the upper end of the piston 31. The piston 31 has the same diameter over its entire length, its lower flat end 3IA rests against a valve seat 32 which is formed by the transition of the smaller diameter part 3OB of the stepped bore 30 or by a cylindrical extension 30C of the stepped bore. The extension 3OC is penetrated by two transverse bores 33, 34 which intersect at right angles. A line 36 which leads to a pressure medium source 37 is connected to the bore part 3OB. An orifice 38 is arranged in this line. A line 39 branches off from line 36 behind the orifice, in which the pressure F regulated by the proportional valve prevails. The transverse bores 33, 34 are connected to a pressure medium container. The proportional valve is installed with its valve housing 11 in a machine part not shown in more detail .

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Das oben beschriebene Proportionalventil arbeitet in einer hydraulischen Brückenschaltung als elektrisch einstellbares Druckregelventil in Verbindung «it der Blende 38. Der Druck P im System entspricht dem Gleichgewicht aus der auf den Kolben 31 von der Leitung 36 her ausgeübten Druckkraft und aus der über die Achse auf den Kolben 31 wirkenden Kraft der Druckfeder 16. Wird die Wicklung 13 unter Strom gebracht, so entsteht im Arbeitsluftspalt 25The proportional valve described above works in a hydraulic bridge circuit as an electrically adjustable pressure control valve in connection with the orifice 38. The pressure P in the system corresponds to the balance between the pressure force exerted on the piston 31 from the line 36 and the force of the compression spring 16 acting on the piston 31 via the axis. If the winding 13 is energized, a current is generated in the working air gap 25. sisC SStCS-JSSSSSStZt &idigr;&udigr;&Ggr; V"«■ *nmnniinn &Lgr;»&tgr; nrunjrfaAar Iß narlrht-ahansisC SStCS-JSSSSSStZt &idigr;&udigr;&Ggr;V"«■ *n mnniinn &Lgr;»&tgr; nrunjrfaAar Iß narlrht-ahan Magnetkraft. Die für das Kräftgleichgewicht benötigte Druckkraft ist also geringer, d. h. es stellt sich ein niedrigerer Systemdruck P ein. Man erreicht damit, daß das Proportionalventil eine fallende Druck-Strom-Kennlinie hat.Magnetic force. The pressure force required for the force balance is therefore lower, i.e. a lower system pressure P is established. This means that the proportional valve has a falling pressure-current characteristic curve.

Das oben beschriebene Proportionalventil hat außer den eingangs erwähnten Vorteilen noch den, daß die Membranfedern 20, 21 verschleißfest sind, so daß die Dauerfestigkeit besonders hoch ist. Dies rührt auch davon her, weil auf die Gleitführung von Kolben und Bohrungsteil 30A keine Querkräfte einwirken, da der Kolben 31 vom Anker 19 entkoppelt ist. Damit verringert sich auch die Kennlinien-Hysterese. Das gesamte Lagerspiel ist nur mit den Fertigungstoleranzen für den Kolben 31 und die Stufenbohrung 30 behaftet. Ein bestimmtes Ausgangsspiel für Flüchtlingsfehler, Lagertoleranzen sowie unterschiedliche Wärmedehnung ist nicht erforderlich. Dadurch kann die Länge der Führung vergrößert und das Spiel geringgehalten werden. Dadurch wird auch die Gefahr verkleinert, daß ferromagnetische Partikel in den Ankerraum eindringen können.In addition to the advantages mentioned at the beginning, the proportional valve described above also has the advantage that the diaphragm springs 20, 21 are wear-resistant, so that the fatigue strength is particularly high. This is also because no transverse forces act on the sliding guide of the piston and bore part 30A, since the piston 31 is decoupled from the armature 19. This also reduces the characteristic curve hysteresis. The entire bearing play is only affected by the manufacturing tolerances for the piston 31 and the stepped bore 30. A specific initial play for displacement errors, bearing tolerances and different thermal expansion is not required. This means that the length of the guide can be increased and the play kept small. This also reduces the risk of ferromagnetic particles penetrating the armature space.

Claims (4)

S. 21905 MASZ*:. ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart, 10 AnsprücheS. 21905 MASZ*:. ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart, 10 claims 1. Elektromagnetisch betätigbares Steuerventil mit einem mit Federmitteln (20, 21) elastisch am Gehäuse desselben angelenkten Anker (19) und ein™ von diesem betätigbaren Kolben (31) zur Druckmittelsteuerung, der von einer Schraubenfeder (16) entgegen einem Flüssigkeitsdruck belastet ist und in einer Bohrung (30A) des Ventilgehäuses (11) gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß Federmittel und Ankerlager zwei Membranfedern (20, 21) sind, von denen sich jeweils eine an einer Seite des Ankers (19) befindet, daß der Kolben (31) lose gegenüber dem Flachanker geführt ist und daß i.er Steuerkolben (31) und das Ventilgehäuse (11) aus demselben Werkstoff bestehen.1. Electromagnetically actuated control valve with an armature (19) elastically articulated to the housing of the same by spring means (20, 21) and a piston (31) actuated by this for pressure medium control, which is loaded by a helical spring (16) against a fluid pressure and slides in a bore (30A) of the valve housing (11), characterized in that the spring means and armature bearing are two diaphragm springs (20, 21), one of which is located on each side of the armature (19), that the piston (31) is guided loosely relative to the flat armature and that the control piston (31) and the valve housing (11) are made of the same material. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben im Vergleich zu seinem Durchmesser sehr lang ausgebildet ist und an einem Flachsitz (32) anliegt, der durch eine Stufenbohrung2. Valve according to claim 1, characterized in that the control piston is very long compared to its diameter and rests against a flat seat (32) which is formed by a stepped bore (30) qebildet is*" die auch den Steuerkolben (31) aufnimmt.(30) is formed*" which also accommodates the control piston (31). 3. Ventil nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mittigen Bohrung (24) des Flachankers (19) die auf den Kolben3. Valve according to claim 1 and/or 2, characterized in that in a central bore (24) of the flat armature (19) the piston (31) wirkende Achse (18) gelagert ist.(31) acting axis (18) is mounted. 4. Ventil nach eines·, der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke^a,^'.·■-* t, daß der Anker und die Menbranfedern durch einen an der Achse (18) befindlichen Vorsprung (18B) an einen Flansch (18A) der Achse angedrückt sind.4. Valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the armature and the diaphragm springs are pressed against a flange (18A) of the axle by a projection (18B) located on the axle (18).