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DE2621272A1 - Elektromagnetische betaetigungsvorrichtung, insbesondere fuer hydraulische servo-steuerschuetze - Google Patents

Elektromagnetische betaetigungsvorrichtung, insbesondere fuer hydraulische servo-steuerschuetze

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Publication number
DE2621272A1
DE2621272A1 DE19762621272 DE2621272A DE2621272A1 DE 2621272 A1 DE2621272 A1 DE 2621272A1 DE 19762621272 DE19762621272 DE 19762621272 DE 2621272 A DE2621272 A DE 2621272A DE 2621272 A1 DE2621272 A1 DE 2621272A1
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DE
Germany
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armature
force
coil
induction coil
magnetic
Prior art date
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DE19762621272
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Inventor
Jean-Marie Bouvet
Claude Edmond Lombard
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Renault SA
Original Assignee
Renault SA
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Priority claimed from FR7523326A external-priority patent/FR2319184A2/fr
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Description

Vat· itüiwälte
DipJ.-lng. H. MITSCHERLICH Dipl.-lng- K. GUNSCHMANti
Dr. rer.nat. W. KÖRBER .-
oipL-ing. J. scHMiDT-EVERS 13. Mai
t MÜNCHEN 22, Steinsdorfstr. I·
REGIE ΠΑΐΙΟϊΤΑΐώ J:0S USINCS HEHAUIT 8/10 Avenue Emile Zola
B0UL0GI7..i-BILIAITCOURT, Haute de Seine, Prankreich
Patentanmeldung
Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, insbesondere für hydraulische Servo-Steuerschütze.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, insbesondere zum Betätigen eines hydraulischen Servo-Steuerschützes, und besteht aus einem magnetischen !Drehgestell, mindestens einer ringförmigen, die Induktionsspule darstellenden und im Luftspalt zwischen dem Gestell und einem konzentrischen, den Anker bildenden Ilagneten angeordneten Spule, wobei die Induktionsspule und der Anker g e;; e η e inaiid e r b e we gb ar s ind .
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In weiteren Sinne "bezieht sich die Erfindung auf jedes Organ, welches eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen dem Zrregerstrom und der resultierenden Kraft erfordert.
Die Betätigungsvorrichtung ist insbesondere zur Anwendung für automatische, hydraulisch gesteuerte Getriebe in Kraftfahrzeugen geeignet, wobei eine Druckregelung in Abhängigkeit von einem elektrischen Steuersignal erfolgt.
In Automatikgetrieben umfasst das hydraulische Steuersystem für gewöhnlich einen oder mehrere Steuerschieber, die zum Regeln eines oder mehrerer Drücke bestimmt sind, u.a. aucli des Leitungsdrucks, und zwar in optimaler Höhe für eine gegebene Betriebsgeschwindigkeit. Diese Steuerschieber werden meistens mittels eine Hilfsdrucks, des sog. Steuerdrucks, betätigt. Dieser Steuerdruck muss proportional sein zu einer elektrischen Grosse, welche die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs wiedergibt: Motorgeschwindigkeit oder Getriebegeschwindigkeit, Motorlast, eingelegter Gang, etc ... Es ist also in diesem Falle nötig, den Steuerdruck, welcher dem Steuerschieber zugeführt wird, genau und in strikter Übereinstimmung mit dem elektrischen Steuersignal zu regeln. Es . sind verschiedene Betätigungsvorrichtungen vorgeschlagen worden, um einen zum elektrischen Steuersignal proportionalen Druck zu erhalten.
Die bekannten Betätigungsvorrichtungen verwenden meistens eine auf einen beweglichen Anker einwirkende, elektromagnetische Anziehungskraft, wobei das für den Anker verwendete Material eine bestimmte magnetische Hysterese aufweist.
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Hieraus folgt, dass die von der Induktionsspule erzeugte und auf den Anker einwirkende elektromagnetische Kraft, und damit auch der Steuerdruck, keine lineare Funktion des Steuerstroms ist, woraus sich ein Hangel an Präzision in der Regelung des Steuerdrucks ergibt. Ausserdem kommt es vor, dass die elektromagnetisch wirkende Kraft im Verlauf der Bewegung des Ankers sich wesentlich ändert, was ebenfalls nachteilig für die Genauigkeit der Regelung ist. Im Falle eines hydraulischen gB, dessen Sehiebeletnent vom beweglichen Anker der Betätigungsvorrichtung betätigt wird, ist es ein* bekanntes St'orungsphänomen, das im folgenden als Reibungshysterese bezeichnet wird, und eine Neigung zum Festfressen bzw. einen gewissen GIeitwiderstand darstellt. Dieses Phänomen ist nicht hinderlich, wenn es sich um eine Zweipunkt-Regelung handelt; im Falle einer Proportionalregelung ist jedoch das geringste Stocken unzulässig.
Es sind auch Vorrichtungen bekannt, die von magnetischen Schaltkreisen in Lautsprechern abgeleitet sind, sie sind jedoch schwer, platzraubend und leistungsschwach, da sie nur einen einzigen aktiven Luftspalt besitzen.
Ziel der Erfindung ist, die vorgenannten Nachteile auszuschalten und eine einfache und kompakte, in der Funktion .zuverlässige und genaue Betätigungevorrichtung zu schaffen, bei der sowohl di· magnetische Hyeterese als auch die Reibungs- hystereae wegfällt, so dass der Steuerdruck am Ausgang des hydraulischen Steuer schütze s genau proportional .zum Steuerstrom der Betätigungsvorrichtung ist.
Dieses Ziel wird durch eine Betätigungsvorrichtung der
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eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der bewegliche Teil (Induktionsspule oder Anker) unter Einwirkung der durch die Erregung der von einem steuernden Gleichstrom durchflossenen Spule hervorgerufenen elektromagnetischen Kraft, sowie einer von einem mit dem Hagnetgestell fest verbundenen Abstossorgan erzeugten, entgegengesetzten TCraft bewegbar ist, wobei die länge der Induktionsspule grosser ist als die Länge des Ankers, damit die elektro- 3SSXeIiXeRe Kraft unabhängig von der Bewegung des beweglichen Teils und proportional zum Steuerstrom ist, und der bewegliche Teil gleichzeitig zu der vorgenannten Bewegung eine dieser überlagerte, zyklische Bewegung ausführt, um die Reibungshysterese des hjrdraulischen Steuer Schutzes zu beseitigen.
Auf Grund der besonderen Zusammensetzung des Permanentmagneten, der erhebliche Ilaterialanteile aus der Gruppe der seltenen Erden aufweist, und der Anordnung von Polschuhen an beiden Seitenflächen des Tlagneten ist es möglich, magnetische Energie in hohem "lasse freizumachen, deren llusslinien mit einem Ilinimum an Streuverlusten kanalisiert werden. Die Plusslinien, die über einen äusseren Magnetkreis vom Nordpol zum Südpol des Permanentmagneten verlaufen, schliessen sich über den Magnetkreis des magnetischen Gestells, wobei sie zweimal radial und in jeweils entgegengesetzter Richtung den von der Induktionsspule besetzten, ringförmigen Luftspalt überqueren. Auf Grund der V/icklungsrichtung der Spule ist es möglich, elektromagnetische ICräfte zu erzeugen, deren Einwirkung auf den beweglichen Teil so konjugiert ist, dass eine leistungsstarke Betätigungsvorrichtung erstellt werden kann.
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Fach einem weiteren Merkmal der -Erfindung kann das den beweglichen Teil abstossende Organ aus einer mechanischen, komprinierbaren Feder bestehen, die gegen das Magnetgestell anliegt, oder vorzugsweise aus einem zusätzlichen Permanentmagneten, dessen magnetische Abstossung des einen Pols gegenüber den gleichnamigen Pol des den beweglichen Teil bildenden Permanentmagneten ausgenutzt wird. Diese zweite Lösung hat den Vorteil, dass keine mechanische Verbindung zwischen dem beweglichen Teil und dem Magnetgestell besteht, und dass dieser zusätzliche Magnet leicht geshuntet werden kann, indem man seine Durchdringungskraft durch ein magnetisches Teil regelt und damit die Abstossungskraft auf einen vorbestimmten Wert einstellt.
Nach einem weiteren Hermal der Erfindung wird die Reibungshysterese dadurch vermieden, dass man dafür sorgt, dass der Schieber des hydraulischen Steuerschützes nie ganz stillsteht, sondern immer eine schwache zyklische bzw. Oszillationsbewegung ausführt. Su diesem Zweck kann man dem die Induktionsspule erregenden Gleichstrom einen Viechseistrom mit schwacher Amplitude und einer bestimmten Frequenz überlagern. Im Falle eines magnetischen Repulsionsorgans kann der bewegliche Teil sich frei im Innern der Betätigungsvorrichtung bewegen. Diese Bewegungsfreiheit wird dazu ausgenutzt, eine Drehung des Schiebers des hydraulischen Schützes mittels im Innern angebrachter Schaufeln zu bewirken, wobei letztere von dem durch den Schütz fliessenden Strömungsmittel angetrieben werden.
Die irfidnung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Bs zeigenj. ; Q η g ^
— O —
Fig. 1 im Längsschnitt die mit einem hydraulischen Steuerschütz gekoppelte, erfindungsgenässe elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, bei der die Induktionsspule feststehend und der imker entgegen der Einwirkung des aus einer mechanischen Feder bestehenden Abstossorgans axial beweglich ist;
?ig. 2a und 2b jeweils eine Darstellung der resultierenden, a.uf den beweglichen Anker in Abhängigkeit des die Induktionsspule durchfliessenden Steuerstroms einwirkenden Kraft, sowie dieselbe, aus der axialen Bewegung des Ankers resultierende Kraft bei verschiedenen als Parameter dienenden Steuerströmen;
Fig. 3 die Variierung des am Ausgang des hydraulischen Schütz in Abhängigkeit vom Steuerstrom gelieferten Steuerdrucks;
Pig. 4 ein Y/icklungsschema der Induktionsspule, und seine praktische Ausführung;
S1Ig. 5 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung, bei der das abstossende Organ von einem regelbaren, magnetischen Shunt gebildet ist;
Fig. 6aund X 6b jeweils eine Darstellung der in Abhängigkeit von der Bewegung des bewegliehen Ankers auf die Ankerpole einwirkenden Abstoss- bzw. Anziehungskräfte Fp bzw. F..., sowie die aus verschiedenen Einstellungen e des magnetischen Shunt resultierenden Abstosskräfte F ;
Fig. 7 im Längsschnitt eine Ausführungsvariante der Betätigungsvorrichtung mit feststehendem Anker und axial entgegen der Wirkung einer magnetischen Feder beweglichen Induktionsspule. 609847/0791
Pig. 1 zeigt die gesamte mechanisch an den Schieber eines hydraulischen Steuerschützes (2) gekoppelte Betätigungsvorrichtung (1). Sie umfasst im wesentlichen ein drehbares, magnetisches Gestell (3)» das in eine Verlängerung des hydraulischen Schütz· eingeschraubt ist, sowie einen nach seiner Achse K-S-gepolten, konzentrischen Permanentmagneten (4), der axial beweglich ist und den Schieber (5) des Steuerschützes, mit dem er direkt verbunden ist, mitnehmen kann. Der Permanentmagnet (4) v/eist zwei Polschuhe auf, die an jeder seiner Seitenflächen aufgebracht sind, um die sich über das Magnetgestell (3) schliessenden Hagnetflusslinien (8) zu kanalisieren, wobei diese zweimal in jeweils entgegengesetzter Richtung den Luftspalt in Ringform zwischen den Polschuhen (6,7) und dem Gestell (3) überqueren. Der Luftspalt ist von einer Induktionsspule (9) besetzt, bzw. genauer gesagt von zwei Spulenhälften (9a, 9b), die jeweils in entgegengesetztem Sinn nach einer später beschriebenen Ausführungsart gewickelt sind. Diese Spule wird von einem Gleichstrom durchflossen, d.h. vom Steuerstrom der Betätigungsvorrichtung, und zwar über auf einer selben Seite der Spule angeordnete, elektrische Leiter (10a, 10b). Im Ausführungsbeispiel der Pig. 1 wird der zentrale Permanentmagnet (4) mit seinen Polschuhen (6,7) dauernd in Richtung des Schütz (2) mittels einer mechanischen, nicht magnetischen feder (11) gedrückt, die durch Komprimierung wirkt und auf einer Seite (12) des Magnetgestells (3) abgestützt ist; die von der Feder aus-. geübte Kraft kann axial mit Hilfe eines in das Gestell (3) eingeschraubten Anschlags (13) verstellt werden.
Die erfindungsgemasse Betätigungsvorrichtung funktioniert
f olgendermassen: 6098A7/0791
Wenn kein Steuerstrom durch die Induktionsspule (9) fliesst, dann steht der "bewegliche Anker (4-) (Permanentmagnet und Polschuhe) unter Einwirkung der konstanten, jedoch regelbaren Kraft I? des Abstossorgans (11), die in I1Ig. 1 nach rechts gerichtet ist. Der Schieber des SteuerSchützes, der eine Achse (14) und zwei durch eine Steuerkammer (17) getrennte Kolben (15,16) aufweist, bewegt sich somitjin derselben Richtung wie das bewegliche Organ (4)/im Innern einer Aluminium-"") \hülse (18)./Auf diese Yifeise kann durch die Steuerkammer (17) ein steuerndes Strömungsmittel fliessen, das mit einem Druck Po durch die Zuführleitung (19) eingespeist wird und zur Abflussleitung (20) fliesst, wobei es den zu regelnden Steuerdruck P liefert. Die Kolben sind axial frei beweglich dank der Anordnung einer mit dem (nicht dargestellten) Strömungsmittelbehälter verbundenen iteemeitung (21). Eine zweite, ebenfalls an den Str'omungsmitte!behälter angeschlossene Leslieitung (22) wird von dem ersten Kolben (15) blockiert, wenn der Schieber die rechte Extremstellung einnimmt.
Hieraus ersieht man, dass wenn kein Strom durch die Spule flieast, oder wenn die Stromzufuhr zufällig unterbrochen ist, der Steuerdruck P maximal und gleich dem zugeführten Druck Po ist. Dieser Druck entspricht einem positiven Sicherheitsmass, bei dem die vom steuernden Druckmedium betätigten Organe nicht beschädigt werden.
Wenn man durch die Spule (9) einen Steuerstrom i schickt, so wird durch Einwirkung des intensiven Magnetfeldes auf den in den Spulenwindungen fliessenden Strom eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die nach dem laplace'sehen Gesetz senkrecht zu den beiden anderen Vektoren gerichtet ist, welche das Feld bzw.
In Anbetracht der Flussrichtung der Fluaslinien vom XTordpol zum Südpol des Permanentmagneten (4) über den äusseren "agnetkreis (6,7,3) ist es nötig, die Induktionsspule (9) in zwei Spulenhälften (9a) und(9b) zu unterteilen. Auf diese Yfeise sind die elektromagnetischen Kräfte alle gleichsinnig ausgerichtet, d.h. gegen die Initialkraft Fo der Feder (11). Die resultierende elektromagnetische Kraft Fe ist in Betracht der geringen Abmessungen der vorhandenen Stücke von maximaler Wirkung, nicht nur auf Grund des Vorhandenseins von Polschuhen (6,7)» die den Magnetfluss (8) kanalisieren, und der Besetzung des Luftspalts durch die Spule mit entgegengestzten V/icklungen, sondern auch dank der Verwendung eines zentralen Permanentmagneten (4) mit starkem Koerzitivfelds der einen hohen Energiebetrag freimacht. Zu seiner Ausführung wird vorzugsweise Material aus der Gruppe der seltenen Erden.verwendet, wie z.B. Samariurn-Cobalt-Legierungen und Cerium-Cobalt-nischmetall· Bank der vorgenannten Merkmale und Eigenschaften ist eine Ausnutzung des grössten Teils der Flusslinien bei geringstem Streufluss möglich.
Die Erfindung nutzt die Eigenschaft einer gänzlich linearen Magnetisierung (Induktion in Abhängigkeit von Feld) dieses Permanentmagnettyps aus, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die strikt proportional zu dem die Spule (9) durchfliessenden Steuerstrom ist. Ausserdem ist eine ringförmige Spule vorgesehen, deren Länge spürbar grosser ist als die des Ankers einschliesslich der Polsclmhe, so dass dieses Merkmal, zusammen mit der Konstanz des Luftspalts, eine in hohem Masse von der Magnetbewegung unabhängige elektromagne-
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tisciie Kraft ergibt. D.h. dass die elektromagnetische Kraft praktisch nur vom Steuerstrom abhängt, und zwar gemäss einer vollkommen linearen Beziehung.
Die Fig. 2a und 2b geben dieses wesentliche Merkmal wieder. Die elektromagnetische Kraft Pe, die immer geringer ist als die Initialkraft Fo der Feder im Funktionsbereich der Betätigungsvorrichtung, v/ird von letzterer abgezogen, so dass sich eine resultierende Tirkungskraft F auf den Schieber des hydraulischen SteuerSchutzes ergibt, die in Fig. 1 nach rechts gerichtet ist und eine fallende lineare Funktion des Steuerstroms i darstellt. Bei einem gegebenen Steuerstrom i ist die Y/irkungskraft damit eindeutig bestimmt, unabhängig von der Ankerbewegung (Fig. 2b). Beim Übergang vom Wert i2 zum Wert bewegen sich die Kolben des Schiebers nach rechts, vergrössern dabei den Querschnitt der die Verbindung zur Zuführleitung (18) herstellenden DurchlassÖffnung (23), und verringern gleichzeitig die zur L^eJELeitung (22) führende Durchlassöffnung (24). Der Steuerdruck P neigt also zur Zunahme, ebenso wie der auf die Rückseite (25) des Kolbens in einer Reaktionskammer (26) über die Reaktionsieitung (27) wirkende Druck. Die Reaktionskraft steht der Aktionskraft F gxgxnünEX entgegen, aus der sie entstanden ist, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Durch die vorstehend beschriebene Servosteuerung erhält man eine lineare Beziehung zwischen dem Steuerstrom und dem gelieferten Steuerdruck P, wobei im Servosteuerkreis die Äktionskraft F auf den Schieber den Bezugswert (Yergleichswert) darstellt. Auf diese Weise ist ein elektro-hydraulischer Übersetzer oder Wandler geschaffen, der das gestellte Problem löst, wie Fig. 3 zeigt.
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Die Induktionsspule (9) "besteht aus zwei aneinander grenz enden Spulenhälften (9a, 9Ta), deren jeweils in entgegengesetztem Sinn geführte Wicklungen dem Grundschema der Fig. 4 entsprechen. Me Spulenliälfte (9a) ist in Y/irkliehkeit aus zwei verschiedenen konzentrischen Wicklungen al, a2 gebildet (3?ig. 4b). deren Anschlüsse so liegen, dass die zwei Zuleitungen (10a, 10b) auf derselben Spulenseite angebracht werden können, was die Realisierung der Betätigungsvorrichtung erleichtert (3Fig.1). Zu diesem Zweck verbindet man den Ausgang der im Uhrzeigersinn gewickelten ersten Y/lcklung (al) mit dem Eingang der im Gegenuhrzeigersinn gewickelten zweiten Spulenhälfte (9b), der seinerseits mit dem Eingang der zweiten Wicklung (a2) verbunden ist, die wiederum im Uhrzeigersinn gewickelt ist. Diese Wicklungsart ermöglicht auch, die Drahtlängen gleich zu verteilen, und damit eine symmetrische Verteilung der Stromdichten in jedem aktiven Luftspalt zu erzielen. Damit die Wirkung des Magnet-.feldee auf die einzelnen Spulenwicklungen maximal ist, muss der ringförmige Luftspalt zwischen den Polschuhen (6,7) und dem Gestell (3) bestmöglich ausgenutzt werden. Deshalb weist die Spule (9) keinen Spulenhalter auf. Dieser aus Teflon bestehende Spulenhalter wird nach dem Wicklungsvorgang mit thermo-adhärentem Draht oder einfachem emailliertem Draht, der danach mit einem duroplastischen Harz imprägniert wird, wieder entfernt. Die jeweilige Dicke von al und a2 ist beliebig, aus ZweckmaBsigkeitsgründen besteht jedoch jede gewickelte Spule aus mindestens einer Schicht von Einzelwicklungen.
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Wach einem weiteren wesentlichen I-Ierkmal der Erfindung wird zum Unterdrücken der eingangs der Beschreibung erwähnten Reibungshysterese die Induktionsspule (9) gleichzeitig mit einem elektrischen "JeeheeIstrom schwacher Amplitude und bestimmter Frequenz gespeist, um den Anker (4) und damit auch den hydraulischen Schütz (2) in eine axial oszillierende und der linearen Betriebsbewegung überlagerte Bewegung zu versetzen.
Pig. 5 stellt eine bevorzugte Ausführung der Betätigungsvorrichtung dar, wobei das Abstossorgan von einem magnetischen Shunt (28) gebildet tat, der aue einem zusätzlichen Permanentmagneten (29) besteht, welcher auf ein regelbares magnetisches Teil (30) aufgebracht ist. Dieses Regelteil ist axial durch Verschrauben im Innern einer ebenfalls magnetischen Hülse (31) (z.B. aus Weicheisen) verstellbar. Die Hülse ist ihrerseits in ein Ende des Gestells (3) eingeschraubt. Damit die Abstossung des Ankers geschehen kann, ist es nötig, die gleichnamigen Pole einander gegenüber anzuordnen (Nord in l?ig. 5), und zwar die des zusätzlichen Magneten (29) sowie des Ankermagneten (4). Die Entfernung d stellt den mittels des Regelteils (30) und/oder der Hülse (31) verstellbaren luftspalt zwischen den zwei Ilagneten dar, während die Entfernung e die Eindringtiefe des Zusatzmagneten (29) im Innern der Hülse (31) angibt, wodurch die Wirkung des magnetischen Shunt (28) veränderbar ist. Dieser Yfert e kann leicht durch das Regelteil (30) geregelt werden. Die Relativbewegungen des Regtlteils (30) und der Hülse (31) gegiuber dem Gestell (32) gestatten eine Änderung der Entfernung L ohne Änderung des Wertes τοη β; diese Eigenschaft birgt für
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die im folgenden beschriebene Funktionsweise Vorteile in sieh. Der Magnetkreis ist an anderen "inde des ITagnetgestells (;>) duroh ein magnetisches Querteil (33) geschlossen, welches in der Mitte eine Bohrung für die Achse des hydraulischen Steuerschiebers (14) aufweist. Die Spule (9a, 9b) ist identisch mit der vorangegangenen Ausführung, die Zuführleitungen (10a, 10b) sind jedoch zweckmässig auf der Seite des magnetischen Teils (33) gelegen.
Venn kein Steuerstrom durch die Induktionsspule fliesst, ist die initiale Abstosskraft I1O auf den Anker die arithmetische Summe der von den gegenüberliegenden, gleichnamigen Polen (Nord) des Zusatzmagneten (29) und des Ankermagneten (4) erzeugten Abstosskraft Fp und der aus der Einwirkung des anderen Pols (Süd) des Ankermagneten auf das magnetische Teil (33) erzeugten Anziehungskraft FI. Fig. 6a gibt diese Erscheinung als Funktion der Ankerbewegung wieder, die von der Variierung des Luftspalts d abhängig ist. Der Verlauf der Kurven F.. und Fp ist abhängig von der Anwesenheit und der jeweiligen Form der Polschuhe (6,7), und zwar so, dass die resultierende Abstosskraft Fo im Bereich Do konstant ist, der im wesentlichen der Bewegungslänge L der Betätigungsvorrichtung entspricht. (Fig. 6b). Man kann Fo auf einen vorbestimmten Wert einstellen, indem man die Eindringtiefe e des magnetischen Shunt in die Hülse (31) regelt. Dieses System ist das magnetische Equivalent zu dem verstellbaren Anschlag (13) der Feder (11) ira vorangegangenen Ausführungsbeispiel. Bei Cipeisung der Spule mit einen steuernden Gleichstrom ist die Funktionsweise identisch zur vorhergehenden Ausführung, d.h. dass die auf den Anker einwirkende elektro-
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magnetische Kraft von der intialen Abstosskraft Fo abgezogen v/ird, ^voraus sich eine gegen den hydraulischen Steuerschlitz hin gerichtete Wirkungskraft F ergibt.
Der Hauptvorteil der Ausführung der Fig. 5 besteht im •/egfall jeglichen mechanischen Kontakts zwischen dem beweglichen Organ und dem Magnetgestell der Betätigungsvorrichtung; so ist der zentrale Anker (4) nicht nur axial beweglich, sondern auch drehbeweglich, womit ein anderes Mittel zum Ausschalten der Reibungshysterese gegeben ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, den zylindrischen Schieber (5) des hydraulischen Schützes um seine eigene Achse drehen zu lassen, was mittels geeignet im Innern des Schützes angebrachter Schaufeln geschieht, die sich z.B. an den Seitenwandungen der Steuerkammer (17) befinden. Die Schaufeln werden durch die tangentiell über die Zuführleitung (19) auf die V,randungen auf treffende Strömung des Druckmediums beaufschlagt. Es ist auch möglich, die Schaufeln auf der 7erbindungsachse (36) der Kolben (15,16) anzuordnen. Dieses Mittel zum Beseitigen der Reibungshysterese kann entweder das elektrische, vorgenannte Verfahren ersetzen oder zusammen mit diesem angewandt werden.
Fig. 7 stellt eine AusfuhrungsVariante dar, bei der der bewegliche und der feste Teil gegeneinander ausgetauscht sind. Der mit seinen beiden Polschuhen (6,7) versehene Permanentmagnet (4) ist starr mittels eines nicht magnetischen Teils (37) am Hagnetgehäuse (3) befestigt, während die bewegliche Induktionsspule, die direkt mit dem hydraulischen Steuerschütz in Verbindung steht, aus einer auf einem nicht ■aagnetischen Träger (38) gewickelten Spule (9a, 9b) besteht
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und der dem durch die Spule flieseenden Steuerstrom proportionalen elektromagnetischen Kraft Pe ausgesetzt ist, sowie der konstanten entgegenwirkenden Kraft Fo des Abstossorgans, ι welches aus zwei konzentrischen, zwischen der Seitenwandung (12) des Magnetgestells und dem !Träger (38) der Induktionsspule komprimierten Federn besteht. Es sei angemerkt, dass diese Federn gleichzeitig als elektrische Verbindungsleitungen zur Speisung der Induktionsspule dienen und zu diesem Zweck zwischen zwei mit Kerben versehenen und entsprechend gegen das Magnetgestell und den Spulenträger isolierten Ringpaaren gehalten sind. Auch auf diese Ausführungsform ist daß
^elektrische
vorstehend beschriebenen Verfahren zum Beseitigen der Reibungshysterese anwendbar.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Ά .!Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, insbesondere zum Betätigen eines hydraulischen Servo-SteuerSchutzes, bestehend aus einem magnetischen Drehgestell, mindestens einer ringförmigen, die Induktionsspule darstellenden und im Luftspalt zwischen dem Gestell und einem konzentrischen, den Anker "bildenden Magneten angeordneten Spule, wobei die Induktionsspule und der Anker axial gegeneinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil (Induktionsspule oder Anker) unter Einwirkung der durch die Erregung der von einem steuernden Gleichstrom durchflossenen Spule hervorgerufenen elektromagnetischen Kraft, sowie einer von einem mit dem Magnetgestell fest verbundenen Abstossorgan erzeugten, entgegengesetzten Kraft bewegbar ist, wobei die Länge der Induktionsspule grosser ist als die Länge des Ankers, damit die elektromagnetische Kraft unabhängig von der Bewegung des beweglichen Teils und proportional zum Steuerstrom ist, und der bewegliche Teil gleichzeitig zu der vorgenannten Bewegung eine dieser überlagerte, zyklische Bewegung ausführt, um die Reibuno,shysterese des hydraulischen Steuerschützes zu beseitigen.
    2. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (9a,9b) feststehend ist, während der von einem an seinen Seitenflächen mit zwei Polschuhen (6,7) versehelwnen Permanentmagneten (4) gebildete Anker beweglich ist und einerseits der dem Steuerstrom proportionalen, elektromotorischen
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    Kraft Pe, und andererseits der konstanten entgegengesetzten Kraft ]?o des Abstossorgans ausgesetzt ist, welches eine Feder (11) unfasst, dersn axiale Komprimier "barkeit mittels eines fest r.it dem Uagnetgestell (':>) verbundenen Anschlags (15) einstellbar ist, und die Induktionsspule von einem scliv/aclien, dem steuerndei; G-leichstrom überlagerten, elektrischen "echselstrom gespeist ist, uci den beweglichen Anker ( i-) in eine seiner linearen Axialbewegung überlagerte, oszillierende Axialbewegung zu versetzen, welche die vorgenannte zyklische Bewegung darstellt.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die regelbare, konstante Kraft Po, die durch Komprimierung der Peder (11) hervorgerufen wird, für den gesamten Saxia» ÜHKsiiÄZsiEkxäKs der Punktion der Betätigungsvorrichtimg entsprechenden Variationsbereich des Steuerstroms grosser ist als die elektromagnetische Kraft Pe.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (9a,9b) feststehend ist, während der von einem Permanentmagneten (4) gebildete Anker, der an seinen Seitenflächen Polschuhe (6,7) aufweist, beweglich ist, und einerseits der dem Steuerstrom proportionalen Kraft Pe und andererseits der konstanten entgegengesetzten Kraft Po des von einem in axialer Position regelbaren, magnetischen Shunt (28) gebildeten, abstossenden Organs ausgesetzt ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (4) in eine seiner linearen Axialbewegung überlagerte Drehbewegung mittels im Innern des hydraulischen
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    Steuerschütz angebrachter Schaufeln versetzbar ist, die durch die Strömung eines Druckmediums durch den Schütz beaufschlagt sind, und diese Drehbewegung die vorgenannte zyklische Bewegung darstellt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daas die Induktionsspule (9a,9b) mit einem dem steuernden Gleichstrom überlagerten Yfechselstrom schwacher Amplitude gespeist ist, wodurch der bewegliche Anker in eine der vorgenannten Drehbewegung überlagerte oder diese ersetzende, oszillierende Bewegung versetzbar ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der regelbare magnetische Shunt (28) einen zusätzlichen Permanentmagneten (29) aufweist, der über einen Pol mit einem im Innern einer mit dem Gestell (3) formschlüssig verbundenen Hülse (31) axial verstellbaren Regelorgan (50) verbunden ist, wobei die Hülse selbst gegenüber dem magnetischen Gestell (3) verstellbar ist, so dass die abstossende Kraft des Ankers in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem anderen Pol des Zusatzmagneten (29) und dem gleichnamigen Pol des ihm gegenüberliegenden Ankermagneten (4) variier bar ist.
    e. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abstossende Kraft ΪΌ des Ankers innerhalb eines grossen Bereichs in Abhängigkeit von der Bewegung des magnetischen Shunt (28) konstant gehalten ist, und zwar durch Einwirkung eines magnetischen Teils (33), das den Hagnetfluss des Gestells (3) gegenüber dem magnetischen Shunt transversal
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    absperrt, so dass die abstossende Kraft Fo des Ankers gleich der arithmetischen Summe der von einander gegenüberliegenden, gleichnamigen Polen des zusätzlichen Kagneten (29) und des Ankermagneten (4) erzeugten, abstossenden Kraft Fp und der vom magnetischen Teil (33) auf den anderen Pol ausgeübten Anziehungskraft F., ist, wobei die Abstosskraft Fp bzw. die Anziehungskraft F. der Pole in zueinander entgegengesetzten Funktionen variieren.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem Permanentmagneten (4) und zwei Polschuhen
    A^44 Aula* J
    (6,7)ffest mit dem Gestell (3) über ein nicht magnetisches Teil (37) verbunden ist, und die aus mindestens einer auf einen nicht magnetischen Träger (38) gewiekelten Spule bestehende, bewegliche Induktionsspule (9a, 9b) der elektromagnetischen Kraft Fe ausgesetzt ist, welche proportional zum Steuerstrom und zu der entgegenwirkenden Kraft Fo des abstossenden Organs ist, wobei letzteres aus zwei konzentrischen, zwischen dem Gestell (12) und dem Träger (38) der Induktionsspule komprimierten Federn (39,40) besteht, welche gleichzeitig als elektrisch· Verbindungsleitungen zur Speisung der beweglichen Induktionsspule mit einem dem steuernden Gleichstrom überlagerten Wechselstrom schwacher Amplitude vorgesehen sind.
    10» Vorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule aus zwei aneinandergrenzenden Spulen· hälften (9a, 9b) besteht, die in jeweils entgegengesetzter
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    Richtung gewickelt sind, und von denen eine aus zwei verschiedenen^ konzentrischen Wicklungen (al, a2) besteht, wobei der Ausgang der ersten wicklung (al) an den .jingang der anderen Spulenhälfte (9b) angeschlossen ist, deren Ausgang wiederum mit dem Eingang der zweiten Y/icklung (a2) verbunden ist, so dass die Eingangs- und Ausgangsklemmen der Spule auf ein- und derselben Seite zu liegen kommen.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule keinen Spulenträger aufweist, und die 7icklungen (9a, :'b) mit einem duroplastischen Harz imprägniert sind.
    12. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) in hohem Anteil mindestens eines der Elemente aus der Gruppe der seltenen Erden enthält.
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