DE2337886A1 - Electro-magnetic fluid pressure regulating valve - ball as magnetic armature and as sealing member - Google Patents
Electro-magnetic fluid pressure regulating valve - ball as magnetic armature and as sealing memberInfo
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Abstract
Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9928/fr Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9928 / fr
Stuttgart-Untertürkheim 0 QQ 7 Q PCStuttgart-Untertürkheim 0 QQ 7 Q PC
Elektromagnetisches Druckrege!ventil mit Electromagnetic pressure regulating valve with alsas Verschlußkörper dienendem KugelankerClosure body serving ball anchor
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil für ein inkompressibles Medium vorzugsweise für die Anwendung in einem selbsttätig schaltenden Kraftfahrzeuggetriebe, dessen Ventilverschlußkörper eine ferromagnetische Kugel ist, die gleichzeitig den Magnetanker darstellt, mit einem rohrförmigen einen Teil der ferromagnetischen Ummantelung der Magnetspule bildenden Spulenkern und mit einer gleichachsig mit dem Magnetkern angeordneten,durch die Kugel verschließbaren mit dem Ventilzulauf verbundenen Ventilsitz aus nichtferromagnetischem Werkstoff, ferner mit zwei an die Ummantelung angeformten ringförmig ausgebildeten zur Spulenachse gleichachsigenden Magnetfluß in die Ventilkugel leitenden Polschuhen.The invention relates to an electromagnetically operated valve for an incompressible medium, preferably for use in an automatically shifting motor vehicle transmission, the valve closure body of which is a ferromagnetic ball is, which is the armature at the same time, with a tubular part of the ferromagnetic sheath the coil core forming the magnet coil and with a coaxially arranged with the magnet core, closable by the ball with the valve inlet connected to the valve seat made of non-ferromagnetic material, furthermore with two to the Sheath integrally formed ring-shaped magnetic flux coaxial with the coil axis conducting into the valve ball Pole pieces.
Ein solches Ventil ist z.B. aus der DT-AS 1 001 073 bekannt geworden. Dieses Ventil dient lediglich dem Öffnen und Schließen des Ventilsitzes. Die Kraft-Hub-Kennlinie des Ventiles verläuft sehr steil, da die Ventilkugel in Schließrichtung auf den einen Polschuh zu bewegt wird. Wegen dieser Steilheit der Kennlinie ist das Ventil ungeeignet, als Druckregelventil zu dienen, bei dem innerhalb gewisser Grenzen jede beliebige Verschlußkraft reproduzierbar durch eine ihr zugeordnete Spulenerregung eingestellt und somit ein dementsprechender Druck hervorgerufen werden kann. Dieses Ziel liegt aber der Erfindung als Aufgabe zugrunde.Such a valve is known from DT-AS 1 001 073, for example. This valve is only used to open and close the valve seat. The force-stroke characteristic of the valve is very steep because the valve ball is moved in the closing direction towards one of the pole pieces. Because of this steepness of the characteristic curve, the valve is unsuitable for serving as a pressure control valve in which, within certain limits, any desired locking force can be reproducibly set by an associated coil excitation and thus a corresponding pressure can be produced. However, this aim is the object of the invention.
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Dies wird, ausgehend von dem eingangs genannten Magnetventil erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der eine Polschuh eine zylindrische, der Ventilkugel zugekehrte und sie mit einem bestimmten aber engen Spiel im Bereich ihres Äquators umgebende Polfläche aufweist (zylindrischer Polschuh), die in axialer Richtung etwa einem dem Kugelradius entsprechenden Abstand vom Ventilsitz aufweist und daß der andere Polschuh in dem Vinkelraum zwischen Ventilsitz und zylindrischer Polfläche etwa radial an die Ventilkugel herangeführt ist.This is based on the solenoid valve mentioned at the beginning according to the invention achieved in that the one pole piece a cylindrical, facing the valve ball and surrounding it with a certain but narrow clearance in the area of its equator Has pole face (cylindrical pole piece), which in the axial direction corresponds approximately to a spherical radius Having a distance from the valve seat and that the other pole piece is in the angular space between the valve seat and the cylindrical pole face is brought approximately radially to the valve ball.
Der zylindrische Polschuh umgibt die Kugel mit einem engen definierten Spalt und zieht sie einseitig an. Die Kugel kann dann - geführt durch den zylindrischen Polschuh - bei Ventilbewegungen in der Zylinderfläche reibungsarm abrollen. Der zylindrische Polschuh dient daher der reibungsarmen Axialführung der Ventilkugel und der Einleitung des Magnetflusses in sie. Der andere radiale Polschuh, der zwischen dem Ventilsitz und dem zylindrischen Polschuh angeordnet ist, dient dem Ausüben einer Magnetkraft als Schließkraft. Wegen der Neigung des radialen Polschuhes zur Schließrichtung der Ventilkugel fällt nur ein Teil der insgesamt auf die Kugel ausgeübten Kraft in die Bewegungsrichtung und die Kraft-Hub-Kennlinie des Magneten ist dadurch wesentlich flacher, so daß er für die Betätigung eines Druckregelventiles mit reproduzierbarer Zuordnung von Erregerstrom zu Druck geeignet ist.The cylindrical pole piece surrounds the ball with a narrow, defined gap and attracts it on one side. The ball can then - guided by the cylindrical pole piece - roll with little friction in the cylinder surface when the valve moves. Of the The cylindrical pole piece is therefore used for low-friction axial guidance of the valve ball and for introducing the magnetic flux into it she. The other radial pole piece, which is arranged between the valve seat and the cylindrical pole piece, is used for exercising a magnetic force as a closing force. Because of the inclination of the radial pole piece in relation to the closing direction of the valve ball only part of the total force exerted on the ball falls in the direction of movement and the force-stroke characteristic the magnet is therefore much flatter, so that it can be used for the actuation of a pressure control valve with a reproducible assignment is suitable from excitation current to pressure.
Zu einem flachen Verlauf der Magnetkennlinie trägt es auch bei, wenn die der Ventilkugel zugekehrte Polfläche des radialen Polschuhes so gestaltet ist, daß zwischen dieser Polfläche und der Kugeloberfläche ein sich in Richtung zum Ventilsitz erweiternder Magnetspalt entsteht. Eine solche Spalterweiterung kann fertigungsgünstig dadurch bewirkt werden, daß die Polfläche des radialen Polschuhes kegelflächig mit in Richtung auf den Ventilsitz weisender Kegelspitze ausgebildet ist, wo-It also contributes to a flat course of the magnetic characteristic curve, when the pole face of the radial pole piece facing the valve ball is designed so that between this pole face and the spherical surface a widening in the direction of the valve seat Magnetic gap is created. Such a widening of the gap can be effected in a way that is advantageous in terms of production that the pole face of the radial pole piece is conical with a cone tip pointing in the direction of the valve seat, where-
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bei vorzugsweise der Winkel zwischen einer Mantellinie der Kegelfläche und der Kegelachse 0 bis 30 beträgt.with preferably the angle between a surface line of the conical surface and the cone axis is 0 to 30.
Um neben der anzustrebenden Beseitigung möglichst vieler mechanischer Reibungseinflüsse auch die magnetische Hysterese zu verringern, ist es zweckmäßig, daß magnetisch aktive Material aus einem Werkstoff mit möglichst niedriger Koerzitivfeidstärke und gleichzeitig möglichst hochliegendem Curie-Punkt herzustellen. Beim Einsatz in automatischen Kraftfahrzeuggetrieben können nämlich aufgrund von Öl- und Spulenerwärmungen Temperaturen bis zu 200 C auftreten und es ist wichtig, daß auch bei diesen Extremteniperaturen die wertvollen magnetischen Eigenschaften des Ventiles noch keine nennenswerten Einbußen erlitten haben.In order to eliminate as many mechanical friction influences as possible, as well as the magnetic hysteresis to reduce, it is appropriate that magnetically active material made of a material with the lowest possible coercive force and at the same time to produce the highest possible Curie point. When used in automatic motor vehicle transmissions can namely temperatures due to oil and coil heating up to 200 C occur and it is important that the valuable magnetic properties also at these extreme temperatures of the valve have not yet suffered any significant losses.
Damit die durch den flachen Kennlinienverlauf bedingten relativ geringen Magnetkräfte die Ventilkugel auch gegen höhere Drücke dicht gegen den Ventilsitz drücken können, ist vorgesehen, daß der Durchmesser des Ventilsitzes kleiner ist als der Radius der Ventilkugel.This means that the relatively low magnetic forces caused by the flat characteristic curve also protect the valve ball against higher pressures can press tightly against the valve seat, it is provided that the diameter of the valve seat is smaller than the radius the valve ball.
Um die Reproduktionsgenauigkeit von Mediumdruck durch den Erregerstrom nicht durch ein Umschlagen der Strömungsverhältnisse im Ventilspalt von laminar nach turbulent und umgekehrt zu beeinflussen - die Drosselkennlinie des Ventlles weist bei einem solchen Umschlag einen Knick auf - ist es vorteilhaft, wenn die Dichtfläche am Ventilsitz schneidenartig ausgebildet ist und die zulaufseitige Schneidenflanke und die Kugelfläche* einen spitzen Winkel miteinander einschließen. Es ist damit sichergestellt, daß im Anwendungsbereich des Ventile keine Knickstelle in der Ventilkennlinie auftritt. Dieser konvergierende Spalt kann dadurch verwirklicht worden, daß an dem Ventilsitz eine hohlkegelförmige Ansenkung angebracht wird.The accuracy of the reproduction of the medium pressure caused by the excitation current is not caused by a change in the flow conditions influencing in the valve gap from laminar to turbulent and vice versa - the throttle characteristic of the valve shows a kink on such an envelope - it is advantageous if the sealing surface on the valve seat is designed like a cutting edge and the cutting edge flank on the inlet side and the spherical surface * include an acute angle with each other. This ensures that there are no Kink occurs in the valve characteristic. This converging gap can be realized in that on the valve seat a hollow conical countersink is attached.
Das Ventil kann dadurch besonders einfach ausgebildet werden, daß der zylindrische Polschuh an einem Ende des hohlgebohrtenThe valve can be made particularly simple in that the cylindrical pole piece is drilled at one end of the hollow
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Spulenkerns und dor radiale Polschuh an dorn die eine Spulenstirnseite abdeckenden Teil der Spulenummantelung angebracht ist.Coil core and the radial pole piece on one end of the coil covering part of the coil casing is attached.
Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten AusführungsbeiSpieles im folgenden näher erläutert; es zei gen:The invention is illustrated by means of one in the drawings Exemplary game explained in more detail below; it demonstrate:
Fj g. 1 oinen Längssclmitt durch ein erfindungsgemäßes el oktromagneti sclics Kugelventil undFig. 1 oinen Längssclmitt by an inventive el oktromagneti sclics ball valve and
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ventilsitzes und der Polatisführung.2 shows an enlarged illustration of the valve seat and the Polatis guide.
Das dargestellte Magnetventil weist eine auf einem Spulenträger 1 aufgewickelte Spule 2 sowie eine aus dem hohlgebohrten Spulenkern 3 t dem achssenkrechten Joch Ί, der zylindrischen Außenummantelung 5 und aus einem weiteren mit dem Ventilteil des Magnetventiles integrierten Joch 6 bestehende ferromagnetische Ummantelung auf. Aus Gründen einer möglichst geringen magnetischen Hysterese über einen möglichst hohen Temperaturbereich hinweg und somit zur Erzielung einer möglichst hohen Reproduziergenauigkeit von Drucken durch eine elektrische Größe weist der Werkstoff der Eisenummantelung eine sehr niedrige Koerzitivfeldsthrke und einen hochliegenden Curie-Punkt auf. Der Spulenkern 3 ist auf der dem Ventilteil abgekehrten Seite durch einen Stopfen 7 druckdicht verschlossen. Die Spule ist über elektrisch gegenüber der Ummantelung isoliert herausgeführten Anschlüssen, von denen einer (Anschluß P,) dargestellt iet, mit Strom versorgbar.The illustrated solenoid valve has a coil 2 wound on a bobbin 1 and a ferromagnetic jacket consisting of the hollow bored coil core 3 t, the axis-perpendicular yoke Ί, the cylindrical outer jacket 5 and a further yoke 6 that is integrated with the valve part of the solenoid valve. For reasons of the lowest possible magnetic hysteresis over the highest possible temperature range and thus to achieve the highest possible reproducibility of prints through an electrical variable, the material of the iron cladding has a very low coercive field strength and a high Curie point. The coil core 3 is closed in a pressure-tight manner by a plug 7 on the side facing away from the valve part. The coil can be supplied with current via connections which are led out electrically insulated from the casing, one of which (connection P 1) is shown.
Im Innern des Spulenkernes ist eine mit dem Bohrungsdurchmesser nahezu übereinstimmende im Durchmesser enc tolerierte Ventilku;:el 0 aus f erroi lagnetischem Material angeordnet, die in der genau bearbeiteten Bohrung 10 des Spulenkernes mit geringemInside the coil core there is a valve ball with a diameter enc which is almost the same as the bore diameter;: el 0 made of ferroi magnetic material arranged in the precisely machined bore 10 of the coil core with little
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5 - Daiin 992ö/'i 5 - Daiin 992ö / 'i
definierten Spiel axial beweglich ist. An dem dem Ventiltoil des Kagnetventiles zugeordneten Ende des Spulenkernes 3 ist ein ringförmiger zylindrischer Polschuh 11 angeformt, der den Magnetfluß in die Vontilkugel überleitet. Der di«· Kugel unterstützende und ihre Axialposition bestimmende Ventilssitz 12 ist um etwa den Kugelradius von dem Polschuh 11 entfernt angeordnet, so daß der Polschuh etwa die Kugel in ihrem Aquatorialbereich erreicht. Um einen ausreichend großen einen Streufluß des Magnetflusses an der Kugel vorbei verhindernden /b— stand vom Polschuh 11 ist an dem anderen Ende der toroidal die Spule umgreifenden Ummantelung ein weiterer ringförmiger radial etwa bei k$ an die Kugeloberfläche herangeführter Polschuh 1'i angeformt. Die in das Joch 6 eingearbeitete ringförmige Rille 13 dient dazu, den Luftspalt zum zylindrischen Pol 11 hin zu vergrößern und die. Magnetflußlinien zur Kugel hin konzentrieren. Der zwischen dem Polschuh ik und der Kugeloberfläche befindliche ringförmige Luftspalt l6 erweitert sich in Richtung auf den Ventilsitz 12. Die Einleitung des Magnetflusses am Magnetpol 11 quer zur Bewegungsrichtung der Ventilkugel 9' und die Magnetspalterweiterung l6 dienen einer Abflachung der Magnetkennlinie. Die zylindrische Ausgestaltung des Pol schuhes 11 dient außerdem der rollenden reibungsarmen Führung der Ventilkugel 9, die aufgrund einer exzentrisch wirkenden magnetischen Anziehung einseitig an irgendeiner Stelle der Bohrung Io anliegt.defined play is axially movable. On the end of the coil core 3 associated with the valve valve of the solenoid valve, an annular, cylindrical pole piece 11 is formed, which transfers the magnetic flux into the Vontile ball. The valve seat 12, which supports the ball and determines its axial position, is arranged at a distance from the pole piece 11 by approximately the radius of the sphere, so that the pole piece approximately reaches the sphere in its equatorial region. In order to prevent a sufficiently large leakage flux of the magnetic flux past the ball, a further ring-shaped pole shoe 11 is formed on the other end of the toroidally encompassing the coil , extending radially at about k $ to the surface of the ball. The incorporated in the yoke 6 annular groove 13 is used to enlarge the air gap to the cylindrical pole 11 and the. Concentrate lines of magnetic flux towards the sphere. The annular air gap l6 located between the pole piece ik and the spherical surface widens in the direction of the valve seat 12. The introduction of the magnetic flux at the magnetic pole 11 transversely to the direction of movement of the valve ball 9 'and the magnetic gap widening l6 serve to flatten the magnetic characteristic. The cylindrical design of the pole shoe 11 is also used for rolling low-friction guidance of the valve ball 9, which rests on one side at any point in the bore Io due to an eccentric magnetic attraction.
Der Ventilsitz ist zur Sicherstellung dessen, daß der Magnetfluß auch tatsächlich über den Luftspalt l6 in den Pol 1k fließt, aus nichtf erromagnetischeni Material gefertigt, so daß an der Stelle des Ventilsitzes zwischen dem magnetisch leitenden. Material des Joches 6 und der Kugeloberfläche ein größerer magnetisch nichtleitender Spalt entsteht.To ensure that the magnetic flux actually flows through the air gap 16 into the pole 1 k , the valve seat is made of non-electromagnetic material, so that at the point of the valve seat between the magnetically conductive. Material of the yoke 6 and the spherical surface creates a larger magnetically non-conductive gap.
Die Dichtfläche des Ventilsitzes 12 mit der Kugel 9 ist in Form einer ringförmigen Schneide 17 ausgebildet, deren Zustrom-The sealing surface of the valve seat 12 with the ball 9 is designed in the form of an annular cutting edge 17, the inflow of which
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seitige Flanke lil mit der Kugeloberflache einen zur Schneiden* kante hin konvergierenden Spalt bildet. Diese Dichtflächenausbildung dient dazu, konstante Stromungsverhältnisse im Ventilspaltbereich über den ganzen Regelbereich des Ventiles hinweg zu gewährleisten. Die Sehneidenflanke ]V, ist durch Aiiscnkon einer Hohlkegelfluche erzeugt worden.lateral flank lil forms a gap converging towards the cutting edge with the spherical surface. This sealing surface design is used to ensure constant flow conditions in the valve gap area over the entire control range of the valve. The chordal flank, V, has been created by using a hollow conical curse.
Der durch die Ventilkugel 9 vcrschliel'bare Ventilsitz 12 ist mit dem Zulauf 10 des Ventiles verbunden. Durch den vom Ventil zurückgehaltenen Druck wird also hydraulisch auf die Ventilkugel eine aus Druck mal Ventilsitzfläche sicli ergebende Kraft, die im Üffnungssiime wirkt, ausgeübt. Durch mehr oder weniger starke Spulenerregung wird auf die Kugel 9 über den radialen Pol 1Ί eine fein dosierbare und wegen der Reibungsarmut und der geringen magnetischen Hysterese genau reproduzierbare Schließkraft ausgeübt. Aus dem sich einstellenden Gleichgewicht von einstellbarer magnetischer Schließkraft und hydraulischer Öffnungskraft folgt ein der Spulenerregung analoger Druck. Zur Verhinderung zu großer Kugelausschläge bei Stromabschaltung ist an den Verschlußstopfen 7 eine Anschla.^nase 20 angeformt.The valve seat 12 which can be closed by the valve ball 9 is connected to the inlet 10 of the valve. The pressure held back by the valve therefore acts hydraulically on the valve ball a force resulting from the pressure multiplied by the valve seat surface, which acts in the opening siime, exercised. By more or less strong coil excitation is on the ball 9 via the radial pole 1Ί a finely metered and because of the low friction and precisely reproducible clamping force exerted due to the low magnetic hysteresis. From the equilibrium that is established The adjustable magnetic closing force and hydraulic opening force are followed by a coil excitation analogous to that Pressure. In order to prevent excessive ball deflections when the power is switched off, a stop lug 20 is attached to the plug 7 molded.
Das die zylindrische Außenummantelung 5, das Joch G und den Ventilteil des Magnetventiles aufweisende Bauteil ist mit einem Flansch 21 versehen, mittels dessen das Magnetventil mit dein zugehörigen Leitungssystem verschraubt werden kann.That the cylindrical outer casing 5, the yoke G and the Valve part of the solenoid valve having component is provided with a flange 21, by means of which the solenoid valve with your associated line system can be screwed.
- ( -A09886/0277 ßAD - (- A09886 / 0277 ßAD
Claims (1)
mit in Richtung auf den Ventilsitz (l2) weisender Kegelspitze ausgebildet ist. J. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the pole face of the radial pole piece (1Ί) has a conical surface
is designed with a cone tip pointing in the direction of the valve seat (l2).
Winkel zwischen einer Mantellinie der Kegelfläche und
der Kegelachse etwa 0 bis 30 beträgt. 1 I. Valve according to claim 3i, characterized in that the
Angle between a surface line of the conical surface and
the cone axis is about 0 to 30.
Ende des hohlgebohrten Spulenkerns (3) und der radiale
Polschuh (l'i) an dem die eine Spulenstirnseite abdeckenden Teil (6) der Spulenummantelung (3 bis 6) angebracht ist.5. Valve according to one of claims 1 to h, characterized in that the cylindrical pole piece (ll) on one
End of the hollow bored coil core (3) and the radial
Pole shoe (l'i) on which part (6) of the coil casing (3 to 6) that covers one coil end face is attached.
spitzen Winkel miteinander einschließen.7. Valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing surface on the valve seat (l2) is designed like a cutting edge (sealing edge 17) and that the Zulaufscitige cutting edge flank (lfi) and the spherical surface one
Include acute angles with each other.
Ventilsitz (12) eine hohlkegrclförmige Ansenkun.c; aufweist.G. Valve according to claim 7 t, characterized in that the
Valve seat (12) has a hollow-tapered countersink; c; having.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732337886 DE2337886A1 (en) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | Electro-magnetic fluid pressure regulating valve - ball as magnetic armature and as sealing member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732337886 DE2337886A1 (en) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | Electro-magnetic fluid pressure regulating valve - ball as magnetic armature and as sealing member |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2337886A1 true DE2337886A1 (en) | 1975-02-06 |
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ID=5887985
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19732337886 Pending DE2337886A1 (en) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | Electro-magnetic fluid pressure regulating valve - ball as magnetic armature and as sealing member |
Country Status (1)
| Country | Link |
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- 1973-07-26 DE DE19732337886 patent/DE2337886A1/en active Pending
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