DE19755957C2

DE19755957C2 - Electromagnetic actuator

Info

Publication number: DE19755957C2
Application number: DE1997155957
Authority: DE
Inventors: Guido Kurth; Frank Buerger
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: DE19755957A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Steller, insbesondere für Ventile, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electromagnetic actuator, in particular for valves, according to the preamble of claim 1.

Derartige elektromagnetische Steller finden häufig Verwendung, zum einen für Elek troventile (DE 42 06 875 A1), zum anderen jedoch auch für den Einsatz zur Verstel lung von Hebeln von Schaltgestängen für diverse Funktionen.Such electromagnetic actuators are often used, on the one hand for elec troventile (DE 42 06 875 A1), but also for use as an adjuster lever of shift linkage for various functions.

Die Verstellung erfolgt durch Strombeaufschlagung entgegen der Kraft einer Feder und nach Abschaltung der Strombeaufschlagung durch die Kraft der gespannten Feder. Hieraus ergibt sich für die Phase der Strombeaufschlagung ein hoher Strom verbrauch.The adjustment is made by applying current against the force of a spring and after switching off the current application by the force of the tensioned Feather. This results in a high current for the phase of current application consumption.

In der US 3 728 654 wird ein elektromagnetischer Steller beschrieben, der es er möglicht, ohne Stromzufuhr den bewegten Körper in einer Stellung zu halten, indem zwei Erregerspulen je einen Permanentmagneten polen, der den bewegten Körper nach Abschalten der Spannung in der angefahrenen Position hält.US Pat. No. 3,728,654 describes an electromagnetic actuator that he possible to keep the moving body in one position without power supply by two excitation coils each have a permanent magnet that poles the moving body holds in the approached position after switching off the voltage.

Aus der DE 297 08 796 U1 ist eine bistabile Magnetverriegelung für Schließzylinder bekannt, wobei der Magnetanker in seinen beiden Endpositionen durch federbela stete Arretierungen, die radial in Vertiefungen am Anker eingreifen, gehalten wird. Der Anker wird dabei durch die Bestromung zweier Erregerspulen in seine beiden Endpositionen gefahren.DE 297 08 796 U1 describes a bistable magnetic lock for locking cylinders known, the magnetic armature in its two end positions by spring loaded constant detents, which engage radially in recesses on the anchor. The armature is energized by two excitation coils in its two End positions driven.

In der DE 31 22 975 C2 ein elektromagnetischer Steller zur Einstellung einer Dreh zahlsteuerung beschrieben. Dieser umfaßt neben den üblichen Bauteilen eines elektromagnetischen Stellers mehrere Einstelleinrichtungen, eine entsprechende Anzahl von Rastwicklungen sowie Rastelemente, die bei Erregung der zugehörigen Rastwicklung in eine Rastposition bewegbar sind, wodurch der Anker in einer Rast position im Gehäuse verriegelt wird. In DE 31 22 975 C2 an electromagnetic actuator for adjusting a rotation number control described. In addition to the usual components, this includes a electromagnetic actuator several setting devices, a corresponding Number of latching windings as well as latching elements, which when excited the associated Locking winding can be moved into a locking position, whereby the armature in a locking position is locked in the housing.

Nachteilig an diesen Ausführungen ist der hohe montagetechnische und elektrotech nische Aufwand durch die Verwendung mehrerer Erreger- oder Rastwicklungen oder zumindest die Notwendigkeit einer Stromrichtungsumkehr, wodurch zusätzliche Ko sten verursacht werden.A disadvantage of these designs is the high level of assembly technology and electrical engineering African effort through the use of several excitation or latching windings or at least the need for a reversal of the current direction, whereby additional Ko most caused.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungs gemäßen Steller derart zu gestalten, daß nicht nur der Stromverbrauch bei ver gleichbarer Funktion gesenkt wird, sondern auch ein möglichst einfacher Aufbau bei reduzierten Kosten entsteht.Proceeding from this, the invention is therefore based on the object of a genus to design according to such that not only the power consumption at ver comparable function is reduced, but also the simplest possible structure reduced costs.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen angege ben.This object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1 been solved. Advantageous further developments are specified in the subclaims ben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described below.

Diese zeigt:This shows:

Fig. 1 bis 3 ein Elektromagnetventil in drei Funktionsstellungen. Fig. 1 to 3, a solenoid valve in three different function positions.

Fig. 1 bis 3 zeigen einen Schnitt durch ein Elektromagnetventil 1, das durch einen elektro magnetischen Steller 2 verstellt wird. Dieser weist einen Anker 3 auf, der bei vollbe stromtem Steller 2 entgegen der Kraft einer Feder 4 und bei unbestromtem Steller unter der Kraft der Feder 4 in jeweils eine Endstellung 5 und 6 verstellt wird. Die Verstellkraft wird bei Bestromung durch eine Spule 7 erzeugt, in der der Anker 3 angeordnet ist. Figs. 1 to 3 show a section through a solenoid valve 1, which is adjusted by an electromagnetic controller 2. This has an armature 3 , which is adjusted in fully energized actuator 2 against the force of a spring 4 and in the de-energized actuator under the force of the spring 4 in an end position 5 and 6, respectively. The adjusting force is generated when energized by a coil 7 , in which the armature 3 is arranged.

Es ist nun vorgesehen, daß zwischen den beiden Endstellungen 5 und 6 eine Zwi schenstellung 8 vorgesehen ist, in der der Anker 3 durch einen Sperrmechanismus 9 gehalten wird, dessen Sperrkraft so ausgelegt ist, daß der Anker 3 in die Zwischen stellung 8 gelangt und dort gehalten wird, wenn die Bestromung (nach Abschaltung) mit geringerer vorteilhafterweise mit halber Strombeaufschlagung gegenüber Vollbestromung erfolgt und die Bestromung in der Zwischenstellung 8 (Fig. 2) abgeschaltet wird. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Anker 2 bei ausgeschalteter Be stromung in dieser Zwischenstellung 8 gehalten wird. Hierdurch ergibt sich eine er hebliche Stromeinsparung.It is now provided that between the two end positions 5 and 6 an inter mediate position 8 is provided, in which the armature 3 is held by a locking mechanism 9 , the locking force of which is designed so that the armature 3 reaches the intermediate position 8 and there is held when the current supply (after switching off) takes place with less advantageously half the current than full current supply and the current supply is switched off in the intermediate position 8 ( FIG. 2). This configuration ensures that the armature 2 is held in this intermediate position 8 when the flow is turned off. This results in considerable energy savings.

Aus der Zwischenstellung 8 gelangt der Anker 3 nur dann in Schließstellung des Ventils 1 (Fig. 1), wenn der Anker 3 nach einer Vollbestromung aus der Zwischen stellung 8 entgegen der Kraft der Feder 4 in die Endstellung 6 verstellt wurde, in der die Feder 4 ihre kürzeste Einspannlänge aufweist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, und danach die Bestromung abgestellt wurde, durch das in der Feder 4 dann gespei cherte Arbeitsvermögen, das wesentlich größer ist als das in der Zwischenstellung 8 gespeicherte, und damit ausreicht, den Sperrmechanismus 9 in Richtung Endstel lung 6, bei der das Ventil 1 geschlossen ist, zu überfahren.From the intermediate position 8 , the armature 3 only comes into the closed position of the valve 1 ( FIG. 1) when the armature 3 has been adjusted from the intermediate position 8 against the force of the spring 4 into the end position 6 , in which the spring, after a full current supply 4 has its shortest clamping length, as shown in Fig. 3, and then the energization was turned off by the then stored in the spring 4 stored capacity, which is much greater than that stored in the intermediate position 8 , and thus sufficient, the locking mechanism 9 towards end position 6 , at which valve 1 is closed, to be run over.

Es ist vorteilhaft, wenn der Sperrmechanismus 9 von einem oder mehreren Kugel- Feder-Pfanne-Elementen 10 gebildet ist und die Pfanne aus einer umlaufenden An kernut 11 gebildet ist, wobei diese in bezug auf die Stellrichtung des Ankers 3 schrä ge Anlageflächen 12 für eine Kugel 13 aufweist.It is advantageous if the locking mechanism 9 is formed by one or more ball-and-socket elements 10 and the socket is formed from a circumferential core groove 11 , these being inclined in relation to the direction of adjustment of the armature 3, contact surfaces 12 for one Ball 13 has.

Hierbei kann vorteilhafterweise die Bestromung durch pulsweitenmodulierte Signale erfolgen. Hiermit läßt sich einmal eine optimale Ansteuerbarkeit des Elektromagnetventils 1 bzw. des elektromagnetischen Stellers 2 erreichen und eine Plausibilitätsabfrage über die Stellung des Stellers 2 bzw. des Ventils 1, in dem entschieden wird, Strom abschaltung nach Vollbeströmung = geschlossenes Ventil (Fig. 1);
Stromabschaltung nach geringerer bzw. nach Halbbestromung (gegenüber Vollbe stromung) = geöffnetes Ventil (Fig. 2).In this case, the current can advantageously be supplied by pulse-width-modulated signals. This can be used to achieve optimal controllability of the electromagnetic valve 1 or the electromagnetic actuator 2 and a plausibility check on the position of the actuator 2 or the valve 1 , in which a decision is made to switch off the current after full flow = closed valve ( Fig. 1);
Current cut-off after less or after half-current supply (compared to full current) = open valve ( Fig. 2).

Mit dem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Steller läßt sich zum Beispiel ein Elektromagnetventil in stromsparen der Weise betreiben, wobei bei einer pulsweitenmodu lierten Signalbildung eine Plausibilitätsabfrage erfolgen kann.The electromagnetic actuator according to the invention can be used, for example Operate the solenoid valve in an energy-saving manner, with a pulse width mod a plausibility check can be carried out.

Es ist von besonderem Vorteil, daß nun eine Plausibilitätsabfrage über nur zwei Spulenanschlüsse erfolgen kann, wofür im Stand der Technik bisher mindestens zwei getrennte Spulen mit wenigstens drei elektrischen Anschlüssen oder eine technisch sehr aufwendige elektrische Umpolung bei zwei Anschlüssen notwendig wa ren.It is particularly advantageous that a plausibility check is only carried out over two Coil connections can be made, for which so far at least in the prior art two separate coils with at least three electrical connections or one technically very complex electrical polarity reversal necessary with two connections wa ren.

Claims

1. Electromagnetic actuator, in particular for valves, with an armature which, when the actuator is fully energized and against the force of a spring and when the actuator is not energized, is adjusted to an end position in each case under the force of the spring and an intermediate position is provided between the two end positions , in which the armature is held by a locking mechanism, characterized in that the locking force of the locking mechanism ( 9 ) is designed such that the armature ( 3 ) reaches the intermediate position ( 8 ) when the current is applied with a current of up to 80 %, optimally about 50% compared to full current, this value depends on the force of the spring ( 4 ), and is kept in the intermediate position ( 8 ) when the current is switched off.

2. Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the armature ( 3 ) only comes into the closed position of the valve ( 1 ) when the armature ( 3 ) after full current supply from the intermediate position ( 8 ) against the force of the Fe ( 4 ) is adjusted into the end position ( 6 ), and then the current supply is switched off.

3. Electromagnetic actuator according to claim 2, characterized in that the locking mechanism ( 9 ) in the direction of the end position ( 6 ), in which the valve ( 1 ) is closed, is sufficient by the working capacity stored in the spring ( 4 ) after full current supply run over.

4. Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the locking mechanism ( 9 ) is formed by one or more ball-spring-pan elements ( 10 ).

5. Electromagnetic actuator according to claim 4, characterized in that the pan is formed from a circumferential anchor groove ( 11 ).

6. Electromagnetic actuator according to claim 5, characterized in that the core groove ( 11 ) with respect to the direction of the armature ( 3 ) has inclined contact surfaces ( 12 ) for a ball ( 13 ).

7. Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the current is supplied by pulse-width-modulated signals.