DE3925794A1

DE3925794A1 - Electromagnetically-actuated vale e.g. for automatic transmission - has conical poles to increase effective air gap

Info

Publication number: DE3925794A1
Application number: DE19893925794
Authority: DE
Inventors: Joseph Sauer; Werner Dipl Ing Brehm; Bernd Groll
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1991-02-07
Anticipated expiration: 2009-08-05
Also published as: DE3925794C2; JP2834552B2; JPH0371605A

Abstract

An electromagnetically actuated valve has a ball (38) that is held against the supply port (40) by a pin (21) that is set into the armature (14) and is subjected to a spring (19) force. A conical gap (15) is maintained between the poles of the unit. The armature locates with radial clearance (23) in the pole disc of the actuator, with guidance provided by the pin (49). The actuator has a coil assembly (12), which when energised results in a magnetic field that displaces the armature and causes the ball to be displaced from the valve seat. ADVANTAGE - Improves magnetic force-field characteristic.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten Elektromagnet ventilen sind die einander zugewandten Stirnseiten von Anker und Gegenpol flach ausgebildet, was einen verhältnismäßig kleinen Arbeitsluftspalt ergibt, der noch nicht optimal ist.The invention relates to an electromagnetic valve according to the Genus of the main claim. In such known electromagnet valves are the mutually facing end faces of anchor and Opposite pole formed flat, which is a relatively small Working air gap results, which is not yet optimal.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Arbeitsluftspalt größer ist als bei bekannten derartigen Ventilen, wodurch sich eine günstigere Magnetkraftkennlinie ergibt als bei ebenen Gegenpolen.The electromagnetic valve according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that the Working air gap is larger than in known such valves, which results in a more favorable magnetic force characteristic than in flat opposite poles.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous refinements of the invention result from the subclaims.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil, in Fig. 2 ein Diagramm bezüglich der Magnetkraftkennlinie, in Fig. 3 eine Einzel heit.An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description and drawing. The latter shows in Fig. 1 a longitudinal section through an electromagnetic valve, in Fig. 2 is a diagram relating to the magnetic force characteristic, in Fig. 3 a single unit.

Description of the invention example

In Fig. 1 ist mit 10 das etwa topfförmige Gehäuse des Elektro magnetventils bezeichnet, das vorzugsweise ein Tiefziehteil ist. Der Innenraum 11 ist im wesentlichen eingenommen durch die Spule 12, die sich um einen mittigen, vom Boden ausgehenden Zapfen 13 und den Anker 14 erstreckt. Der Zapfen 13 reicht etwa bis zur Mitte des Gehäuses. An seiner freien Stirnseite ist der konische Gegenpol 15 ausgebildet. Er ist über den Arbeitsluftspalt 16 vom ebenso geformten konischen Pol 17 des Ankers 14 getrennt, d. h. Pol und Gegenpol weisen dieselbe Konizität auf. In einer zylindrischen Ausnehmung 18 des Zapfens 13 ist eine Druckfeder 19 angeordnet, die auf den Anker 14 einwirkt. Dieser hat eine mittige Längsbohrung 20, in welcher ein Stößel 21 befestigt ist. Der Anker selbst ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet - mit Ausnahme des konischen Pols 17 - und mit seinem unteren Teil 14A in einer zylindrischen Vertiefung 23 einer Polscheibe 24 mit Spiel (Radialluftspalt) geführt. Am Außenumfang des Ankers 14 ist mindestens eine durch gehende Längsnut 25 ausgebildet, über welche Flüssigkeit, die sich im Ankerraum 26 befindet, rasch von vorne nach hinten verdrängt werden kann.In Fig. 1, 10 denotes the approximately cup-shaped housing of the solenoid valve, which is preferably a deep-drawn part. The interior 11 is essentially occupied by the coil 12 , which extends around a central pin 13 extending from the floor and the armature 14 . The pin 13 extends approximately to the middle of the housing. The conical opposite pole 15 is formed on its free end face. It is separated from the equally shaped conical pole 17 of the armature 14 via the working air gap 16 , ie the pole and the opposite pole have the same conicity. In a cylindrical recess 18 of the pin 13 , a compression spring 19 is arranged, which acts on the armature 14 . This has a central longitudinal bore 20 in which a plunger 21 is fastened. The armature itself is essentially cylindrical - with the exception of the conical pole 17 - and with its lower part 14 A in a cylindrical recess 23 of a pole disk 24 with play (radial air gap). At least one continuous longitudinal groove 25 is formed on the outer circumference of the armature 14 , via which liquid located in the armature space 26 can be rapidly displaced from the front to the rear.

Wie die Fig. 3 besonders deutlich zeigt, ist am Außenumfang des Stößels 21 nahe der unteren Stirnseite des Ankers 14 eine Ringnut 27 ausgebildet, in welche durch einen Verstemmvorgang von der Stirn seite des Ankers her Werkstoff in diese Ringnut verdrängt wird. As FIG. 3 shows particularly clearly on the outer circumference of the plunger 21 near the lower end side of the armature 14 is formed an annular groove 27, in which by a caulking process of the end face of the armature forth material is displaced into this annular groove.

Damit ist der Anker fest mit dem Stößel verbunden. Zum Verstemmen wird der Anker samt Stößel in eine Werkzeugaufnahme 28 aufgenommen und ein Maß x vom unteren Rand der Werkzeugaufnahme bis zur Spitze 29 des Stößels an einem Gegenhalter 30 festgelegt. Danach wird verstemmt.So that the anchor is firmly connected to the plunger. For caulking, the anchor together with the plunger is received in a tool holder 28 and a dimension x from the lower edge of the tool holder to the tip 29 of the plunger is fixed on a counter holder 30 . Then it is caulked.

An die Polscheibe 24 schließt sich der Flansch 32 des Ventilgehäuses 33 an, wobei der untere Rand 11A des Gehäuses um den Flansch 32 herum taumelgenietet ist. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses ist noch die Spulendurchführung 34 ausgebildet. Ansonsten ist das Gehäuse hermetisch abgeschlossen.The flange 32 of the valve housing 33 adjoins the pole disk 24 , the lower edge 11 A of the housing being riveted around the flange 32 . The coil bushing 34 is also formed on the opposite side of the housing. Otherwise the housing is hermetically sealed.

Die Spitze des in einer Bohrung 49 der Polscheibe 24 geführten Stößels 21 dringt durch die Bohrung 35 einer Ventilsitzplatte 36, an deren dem Anker entgegengesetzten Seite ein Ventilsitz 37 für einen kugeligen Ventilkörper 38 ausgebildet ist. Dieser befindet sich in einem Raum 39 des Ventilgehäuses, an dessen Unterseite der zweite Ventilsitz 40 ausgebildet ist. An diesen schließt sich eine Sack bohrung 41 an, in welche ein vom Äußeren des Gehäuses ausgehender Pumpenanschluß 42 eindringt. Außerhalb der Mitte dringt in den Raum 39 noch ein Verbraucheranschluß 44 ein. Zwischen der Ventilplatte 36 und der Polscheibe 24 befindet sich im Ventilgehäuse noch ein Raum 46, welcher von einer Querbohrung 47 durchdrungen ist, an welche der Behälter 45 angeschlossen ist.The tip of the plunger 21 guided in a bore 49 of the pole disk 24 penetrates through the bore 35 of a valve seat plate 36 , on the side opposite the armature of which a valve seat 37 for a spherical valve body 38 is formed. This is located in a space 39 of the valve housing, on the underside of which the second valve seat 40 is formed. This is followed by a blind bore 41 , into which a pump connection 42 extending from the outside of the housing penetrates. Outside the center, a consumer connection 44 penetrates into the space 39 . Between the valve plate 36 and the pole disk 24 there is still a space 46 in the valve housing, which is penetrated by a transverse bore 47 to which the container 45 is connected.

Wenn die Spule 14 nicht erregt ist, drückt die Feder 19 über den Anker 14 und den Stößel 21 den Ventilkörper auf den Ventilsitz 40. Nun kann Druckmittel vom Verbraucheranschluß 44 über den Raum 39 und den Ventilsitz 37 sowie den Raum 46 und die Querbohrung 47 in den Tank abfließen. Der Pumpenanschluß 42 ist gesperrt. Daraus ist zu erkennen, daß das Elektromagnetventil stromlos geschlossen ist. If the coil 14 is not energized, the spring 19 presses the valve body onto the valve seat 40 via the armature 14 and the plunger 21 . Now pressure medium can flow from the consumer connection 44 through the space 39 and the valve seat 37 as well as the space 46 and the transverse bore 47 into the tank. The pump connection 42 is blocked. From this it can be seen that the solenoid valve is closed when de-energized.

Wenn die Spule erregt ist, wird der Anker 14 entgegen der Kraft der Feder 19 zum Gegenpol 15 hin gezogen. Nun kann der von der Pumpe 43 erzeugte Druck den Ventilkörper 38 an den Ventilsitz 37 anlegen, so daß Druckmittel über den Raum 39 zum Verbraucheranschluß 44 fließen kann.When the coil is energized, the armature 14 is pulled toward the opposite pole 15 against the force of the spring 19 . Now the pressure generated by the pump 43 can apply the valve body 38 to the valve seat 37 , so that pressure medium can flow via the space 39 to the consumer connection 44 .

Durch die konische Formgebung von Pol 17 und Gegenpol 15 wird die Fläche des Arbeitsluftspalts vergrößert. Die Magnetkraft-Kennlinie K1 verläuft wesentlich flacher - siehe Fig. 2 - als diejenige K2 von Magnetventilen mit ebenen Gegenpolen. Auf der Abszisse ist der Weg s aufgetragen, auf der Ordinate die Magnetkraft F. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Anzugskraft bei großem Luftspalt und geringer Haltekraft im angezogenen Zustand erfüllt. Der Mittenver satz vom Anker zum Gegenpol im Gehäuse muß dabei allerdings gering sein, um die resultierende magnetische Querkraft zu minimieren und somit erhöhte Reibung oder gar ein Kippen des Ankers zu verhindern. Diese Forderung wird durch das vorliegende Elektromagnetventil in idealer Weise erfüllt, z. B. durch die einteilige Ausführung des Gehäuses.The conical shape of pole 17 and counter pole 15 increases the area of the working air gap. The magnetic force characteristic curve K 1 is substantially flatter - see FIG. 2 - than that K 2 of solenoid valves with flat opposite poles. The path s is plotted on the abscissa, the magnetic force F is plotted on the ordinate. In this way, a particularly high tightening force with a large air gap and low holding force is achieved in the tightened state. The Mittenver sentence from the armature to the opposite pole in the housing must be low, however, in order to minimize the resulting magnetic transverse force and thus prevent increased friction or even tilting of the armature. This requirement is ideally met by the present solenoid valve, for. B. by the one-piece design of the housing.

Es ist noch zu erwähnen, daß die Polscheibe 24 drei Funktionen hat. Zum einen wird über sie und den Radialluftspalt 48 zwischen Außenum fang des Ankers und der zylindrischen Vertiefung 23 der Magnetfluß geleitet. Durch die Vertiefung 43 kann die Länge 1 des Radialluft spalts groß gehalten werden, wodurch die Luftspaltverluste minimiert werden. Außerdem ist es möglich, den Abstand Anker zur Polscheibe aufgrund des einteiligen Gehäuses und den dadurch geringen Mitten versatz klein zu halten, was sich wiederum günstig auf die magnetischen Verluste im Radialluftspalt 48 auswirkt. Außerdem dient die Bohrung 49 in der Mitte der Polscheibe zur Führung des Stößels 21. Eine weitere wichtige Funktion der Polscheibe besteht darin, den Ankerraum gegen das Eindringen insbesondere von ferromagnetischen Partikeln abzuschirmen, die vor allem beim Einsatz in Automatik getrieben zu einem hohen Anteil im Getriebeöl enthalten sind. Diese Partikel lagern sich besonders in den Gebieten mit höchster magnetischer Felddichte, also am Radial- und Arbeitsluftspalt ab, und können mit der Zeit zu einer Funktionsbeeinträchtigung oder zum Ausfall des Ventils führen. Besonders beim Rückschalten des Ankers 14, also wenn der Arbeitsanschluß 44 zum Tankanschluß 47 entleert wird, verhindert die Polscheibe, daß Druckmittel und damit die darin enthaltenen ferromagnetischen Teile in den Ankerraum 26 gespült werden.It should also be mentioned that the pole disk 24 has three functions. On the one hand, the magnetic flux is conducted through them and the radial air gap 48 between the outer circumference of the armature and the cylindrical recess 23 . Through the recess 43 , the length 1 of the radial air gap can be kept large, whereby the air gap losses are minimized. In addition, it is possible to keep the distance between the armature and the pole disk small due to the one-piece housing and the resulting low center offset, which in turn has a favorable effect on the magnetic losses in the radial air gap 48 . In addition, the bore 49 in the center of the pole disk serves to guide the plunger 21 . Another important function of the pole disk is to shield the armature space against the penetration, in particular, of ferromagnetic particles, which are contained to a large extent in the gear oil, especially when used in automatic transmissions. These particles accumulate particularly in areas with the highest magnetic field density, i.e. at the radial and working air gap, and can, over time, lead to functional impairment or failure of the valve. Particularly when the armature 14 is switched back , that is to say when the working connection 44 to the tank connection 47 is emptied, the pole disk prevents pressure medium and thus the ferromagnetic parts contained therein from being flushed into the armature space 26 .

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Elektromagnetventils besteht darin, daß wegen der magnetischen Flußführung über die Polscheibe 24 das Ventilgehäuse aus verschiedenen Materialien, z. B. Stahl oder Aluminium, gefertigt werden kann. So kann dieses immer aus dem selben Werkstoff wie das Steuergehäuse z. B. des Automatikgetriebes gewählt werden, so daß der Spalt bei Temperaturänderungen sich auf grund gleicher Wärmedehnung nicht ändert und damit der Leckfluß nicht erhöht wird. Durch die besondere Konstruktion des Elektro magnetventils und im Zusammenhang mit der günstigen Magnetkraft kennlinie können Maßnahmen wie Einmeßvorgänge, Abgleichscheiben oder Einstellschraube entfallen.Another advantage of the solenoid valve described is that because of the magnetic flux through the pole plate 24, the valve housing made of different materials, eg. B. steel or aluminum. So this can always be made of the same material as the control housing z. B. the automatic transmission can be selected so that the gap does not change due to the same thermal expansion due to temperature changes and thus the leakage flow is not increased. Due to the special design of the solenoid valve and in connection with the favorable magnetic force characteristic, measures such as calibration processes, adjustment washers or adjusting screws can be omitted.

Claims

1. Electromagnetic valve with a cross-sectionally cylindrical armature ( 14 ) with a valve body ( 38 ) actuating the plunger ( 21 ), the armature being partly in the passage of the coil surrounding it, characterized in that the poles of the electromagnet ( 15 , 17 ) are conical and have the same taper.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the armature space ( 26 ) is filled with a liquid and that at least one continuous longitudinal groove ( 25 ) is formed on the outer circumference of the armature ( 14 ).

3. Valve according to claim 1 and / or 2, characterized in that the pole disc ( 24 ) has a central cylindrical recess ( 23 ) whose diameter around the radial air gap ( 48 ) is larger than the outer diameter of the armature.

4. Valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve body ( 38 ) is designed as a ball and cooperates with two opposite valve seats ( 37 , 40 ).

5. Valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is designed as a 3/2-way valve and that in the excited state the pressure medium conveyed by the pump is connected via the one valve seat to the consumer connection ( 44 ), in current loose condition of the coil over the other valve seat with the container connection ( 47 ).

6. Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that a compression spring ( 19 ) acts on the conical end face ( 17 ) of the armature.

7. Valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the armature ( 14 ) has a central, continuous longitudinal bore ( 20 ) in which the tappet ( 21 ) contacting the valve body ( 38 ) is fixedly arranged.