DE102006036014B3 - Control valve for controlling hydraulic fluid flow, has retaining support connected with valve body using fixed body joint, and slide formed with support as single piece, such that slide is moved for controlling flow of fluid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Regelventil zum Regeln des Volumenstroms einer Flüssigkeit. Solche Regelventile werden z.B. im Zusammenhang mit Pumpen verwendet, die einen konstanten Volumenstrom fördern, so dass über die Regelung des Volumenstroms der Druck einer hydraulischen Einrichtung wie z.B. einem hydraulischen Schwenkmotor für geteilte Kraftfahrzeugstabilisatoren geregelt wird.The The invention relates to a control valve for controlling the volume flow a liquid. Such control valves are e.g. used in the context of pumps, which promote a constant volume flow, so that over the Control of the volume flow of the pressure of a hydraulic device such as. a hydraulic swing motor for shared motor vehicle stabilizers is regulated.
Derartige
Regelventile sind in unterschiedlichsten Bauformen aus dem Stand
der Technik bekannt. Insbesondere sind Regelventile für hydraulische
Einrichtungen wie z.B. Schwenkmotoren von aktiven Fahrzeugstabilisatoren
bekannt (vgl. z.B.
Aus
der deutschen Auslegeschrift
Um
eine feinfühlige,
genaue und schnelle Regelung des Druckes erreichen zu können, ist
es wichtig, die Reibung, die auf das den Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit
regelnde Ventilelement einwirkt, möglichst weitgehend zu vermeiden.
Hierfür
gibt es im Stand der Technik mehrere Anregungen. So ist aus der
Aus
dem Stand der Technik ist es ebenfalls bekannt, dass die den Durchfluss
regelnden Ventilelemente eines Druckregelventils durch so genannte Festkörpergelenke
nahezu reibungsfrei geführt
werden können.
Solche Festkörpergelenke
werden dadurch realisiert, dass bestimmte Bauteilabschnitte bewusst
schwächer
ausgelegt werden, sodass sie sich im Betrieb elastisch verformen
können.
Der Verformung der Bauteile in den geschwächten Bereichen wirkt lediglich
die Bauteilsteifigkeit entgegen, sodass keine äußere Reibung auf das sich bewegende
Ventilelement einwirkt. Derartige Ventilkonzepte werden z.B. im
Bereich der Mikroventile eingesetzt. Ein Beispiel für einen
derartigen Anwendungsfall ist in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil zu schaffen, das eine sehr feinfühlige, genaue und hoch dynamische Druckregelung ermöglicht.Of the Invention has for its object to provide a control valve, that a very sensitive, accurate and highly dynamic pressure control allows.
Diese Aufgabe wird mit einem Regelventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Regelventils sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is with a control valve with the features of the claim 1 or 2 solved. Advantageous developments of the control valve according to the invention are in the Subclaims specified.
Bei dem erfindungsgemäßen Regelventil sind mindestens zwei Durchlassöffnungen für ein hydraulisches Fluid vorgesehen, wobei diese Durchlassöffnungen jeweils Ränder aufweisen. Ferner ist ein durch eine Betätigungseinrichtung im Wesentlichen reibungsfrei bewegbarer Stößel vorgesehen, mit dem der Durchfluss des Hydraulikfluids durch die Durchlassöffnungen regelbar ist. Der Stößel und die Ränder der Durchlassöffnungen sind dabei als Elemente ein und desselben Ventilkörpers ausgebildet.at the control valve according to the invention are at least two passage openings for a provided hydraulic fluid, these passage openings each margins exhibit. Further, an actuator is substantially frictionless movable plunger provided, with the flow of hydraulic fluid through the ports is controllable. The pestle and the edges the passage openings are designed as elements of one and the same valve body.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 1 ist der Stößel einstückig mit einer Haltestrebe ausgebildet, über die der Stößel gehalten ist. Die Haltestrebe ist über mindestens ein Festkörpergelenk einstückig mit dem Ventilkörper verbunden. Dadurch, dass die Haltestrebe mit dem Ventilkörper über ein Festkörpergelenk verbunden ist, ist der Stößel frei gehalten und kann unter dem Einfluss der Betätigungseinrichtung im Wesentlichen reibungsfrei Stellbewegungen ausführen, wobei dem Stößel nur ein einziger Freiheitsgrad der Bewegung für die Stellbewegung zur Verfügung steht. Diese Konstruktion ist besonders einfach, da nur ein einziges Festkörpergelenk benötigt wird.In the embodiment according to claim 1, the plunger is formed integrally with a holding strut, via which the plunger is held. The retaining strut is integrally connected via at least one solid-state joint with the valve body. Characterized in that the retaining strut is connected to the valve body via a solid-state joint, the plunger is free to hold and can perform under the influence of the actuator substantially friction-free positioning movements, the plunger is only a single degree of freedom of movement for the actuating movement available. This construction is particularly simple, since only a single solid-body joint is needed.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist der Stößel über Haltestreben gehalten, wobei einerseits die Haltestreben über Festkörpergelenke einstückig mit dem Ventilkörper und andererseits der Stößel über Festkörpergelenke einstückig mit den Haltestreben verbunden ist. Auf diese Weise ist der Stößel so gehalten, dass er nur einen Freiheitsgrad der Bewegung für seine den Durchfluss des Hydraulikfluids durch die Durchlassöffnungen regelnden Bewegungen besitzt.at the embodiment according to claim 2 is the ram over holding struts held on the one hand, the support struts on solid joints in one piece with the valve body and on the other hand the ram over solid joints one piece connected to the struts. In this way, the plunger is held so that he only has one degree of freedom of movement for his the flow of Hydraulic fluid through the passage openings regulating movements has.
Dadurch, dass die den Stößel haltenden Haltestreben einerseits einstückig über Festkörpergelenke mit dem Ventilkörper verbunden sind und dass andererseits der Stößel ebenfalls über Festkörpergelenke einstückig mit den Haltestreben verbunden ist, kann der Stößel über die Betätigungseinrichtung im Wesentlichen reibungsfrei bewegt werden, denn bei einer Bewegung des Stößels tritt lediglich die innere Reibung im Querschnitt des Festkörpergelenkes auf. Diese Reibung ist jedoch so gering im Vergleich zu einer auf ein bewegtes Ventilelement einwirkenden äußeren Festkörperreibung, dass sie vernachlässigbar ist. Daher kann bei dem erfindungsgemäßen Regelventil von einer im Wesentlichen reibungsfreien Bewegung des Stößels gesprochen werden.Thereby, that holding the plunger Holding struts on the one hand in one piece over solid joints with the valve body On the other hand, the plunger also have solid joints one piece is connected to the retaining struts, the plunger on the actuator substantially be moved smoothly, because with a movement of the plunger occurs only the internal friction in the cross section of the solid-state joint on. However, this friction is so low compared to one on a moving valve element acting external solid friction that they negligible is. Therefore, in the control valve according to the invention of an im Substantially frictionless movement of the pestle are spoken.
Durch die Anordnung der Festkörpergelenke wird auch erreicht, dass der Stößel nur einen einzigen Freiheitsgrad der Bewegung besitzt, sodass er bei Betätigung durch die Betätigungseinrichtung eine genau definierte Stellbewegung ausführt. Dies trägt wesentlich dazu bei, dass mit dem erfindungsgemäßen Regelventil der Druck sehr genau und feinfühlig geregelt werden kann.By the arrangement of the solid joints becomes also achieved that the plunger only has a single degree of freedom of movement, so he at activity by the actuator executes a precisely defined positioning movement. This contributes significantly to help that with the control valve according to the invention the pressure very regulated precisely and sensitively can be.
Die eine Stellbewegung des Stößels bewirkende Betätigungseinrichtung umfasst vorzugsweise elektrische Aktoren, wie z.B. Elektromagnete. Sind die elektrischen Aktoren als Elektromagnete ausgebildet, so weist der Stößel einen Kern auf, der mit den Elektromagneten zusammenwirkt. Dabei kann der Kern entweder aus magnetisch leitenden Elementen bestehen, die als separate Teile ausgebildet und an dem Stößel befestigt sind. Alternativ kann der Kern auch als integraler Bestandteil eines aus magnetisch leitendem Material bestehenden Stößels ausgebildet sein.The an adjusting movement of the plunger causing actuator preferably comprises electrical actuators, e.g. Electromagnets. Are the electrical actuators designed as electromagnets, so the plunger has one Core on, which interacts with the electromagnets. It can the core either consist of magnetically conductive elements, the are formed as separate parts and attached to the plunger. alternative The nucleus can also be an integral part of a magnetically conductive Material existing plunger be formed.
Durch die Stellbewegung des Stößels wird der freie Durchflussquerschnitt im Bereich der Austrittsquerschnitte der Durchlassöffnungen gezielt variiert. Um zu verhindern, dass es zu einem mechanischen Kontakt des Stößels mit den Rändern der Durchlassöffnungen kommt, ist vorteilhaft ein Anschlag vorgesehen, an dem sich der Stößel vor einem Erreichen des mechanischen Kontakts mit den Rändern der Durchlassöffnungen abstützt. Auf diese Weise wird der unerwünschte mechanische Kontakt des Stößels mit den Rändern der Durchlassöffnungen sicher verhindert.By the actuating movement of the plunger is the free flow cross section in the area of the outlet cross sections the passage openings deliberately varied. To prevent it becoming a mechanical Contact the plunger with the edges the passage openings comes, a stop is advantageously provided, in which the Plunger in front reaching the mechanical contact with the edges of the Passage openings supported. That way, the unwanted mechanical contact of the plunger with the edges the passage openings safely prevented.
Durch eine Schrägstellung der Durchflussflächen der Durchlassöffnungen weisen auch die Ränder der Durchlassöffnungen eine Schrägstellung auf. Über diese Schrägstellung lässt sich die Rückkopplungskraft des Druckes in den an die Durchlassöffnungen angeschlossenen Hydraulikkammern, die als Rückstellkraft auf den Stößel wirkt, beliebig einstellen. Aufgrund des mechanischen Impulses des Ölflusses durch die Durchlassöffnungen (bzw. der mechanischen Kraft des Öldruckes bei geschlossenen Durchlassöffnungen) entsteht eine Kraft auf den Stößel. Durch eine Schrägstellung der Symmetrieachse der Durchlassöffnungen mit Bezug zu der Verbindungsachse durch den Drehpunkt des Stößels lässt sich die Kraftrichtung vorgeben und dadurch eine rückstellende (oder vortreibende) Kraft auf den Stößel erzielen. Da der Öldruck wiederum durch die Stellung des Stößels eingestellt wird, lässt sich somit eine Rückkopplung dieses Druckes auf die Stößelbewegung erzielen. Diese Rückkopplung lässt sich gezielt bei der Auslegung der Regelung für das Ventil mit einbeziehen. Bei der Reglerauslegung dient dann der Winkel der Schrägstellung gleichermaßen als Parameter wie die charakteristischen Größen der elektronischen Regelung (z.B. der weg- oder geschwindigkeitsproportionale Rückkopplungsfaktor, der integrale Regelanteil, etc.). Dieser rein mechanisch-hydraulische Rückkopplungspfad ist für die Reglerauslegung von besonderer Bedeutung, da er einen kurzen Pfad innerhalb der langen Reglerschleife zwischen dem Strom des elektrischen Aktors als Eingangsgröße und dem Öldruck als Ausgangsgröße darstellt.By a skew the flow areas the passage openings also show the edges the passage openings a skew on. about this inclination let yourself the feedback force the pressure in the hydraulic chambers connected to the ports, as a restoring force acting on the pestle, set as desired. Due to the mechanical impulse of the oil flow through the passage openings (or the mechanical force of the oil pressure with closed passage openings) creates a force on the plunger. By a skew the symmetry axis of the passage openings with respect to the connection axis through the pivot point of the plunger can be specify the direction of force and thereby create a restoring (or driving) Achieve power on the ram. As the oil pressure in turn is adjusted by the position of the plunger, can be thus a feedback this pressure on the plunger movement achieve. This feedback let yourself specifically include in the design of the control for the valve. When designing the controller, the angle of inclination then serves equally as parameters as the characteristic quantities of electronic control (e.g., the path or velocity proportional feedback factor, the integral rule share, etc.). This purely mechanical-hydraulic Feedback path is for the controller design of particular importance, as it has a short Path within the long controller loop between the stream of the represents electrical actuator as input and the oil pressure as output.
Die schräg angeordneten Ränder der Durchlassöffnungen wirken vorteilhaft mit ebenfalls schräg zu einer Längsachse des Stößels angestellten Regelflächen des Stößels zusammen.The aslant arranged edges the passage openings act advantageously with also oblique to a longitudinal axis employed the pestle Ruled surfaces the plunger together.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ventilkörper des Regelventils einen umlaufenden, einen Innenraum umschließenden Rahmen auf, wobei der Stößel in dem Innenraum angeordnet ist und die den Stößel haltenden Haltestreben über Festkörpergelenke einstückig mit dem Rahmen verbunden sind. Der Rahmen kann dabei vorteilhaft rechteckig ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung lassen sich mehrere Regelventile parallel zueinander anordnen, indem mehrere Regelventile gleicher Bauart mit ihren Rahmen parallel nebeneinander gelegt und miteinander verbunden werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass die einzelnen Regelventile gegeneinander abgedichtet werden. Hierfür stellen die umlaufenden Rahmen der jeweiligen Regelventile geeignete Dichtflächen zur Verfügung.In a preferred embodiment, the valve body of the control valve has a circumferential, an interior enclosing frame, wherein the plunger is disposed in the interior and the holding struts holding the plunger are integrally connected via solid joints with the frame. The frame can advantageously be rectangular. In this embodiment of the invention, a plurality of control valves can be arranged parallel to each other by ne several control valves of the same type with their frame parallel ne placed and connected together. It is important to ensure that the individual control valves are sealed against each other. For this purpose, the circumferential frame of the respective control valves provide suitable sealing surfaces.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigenin the The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. in the Show individual
In
Das
in
Einstückig mit
dem Rahmen
Der
Stößel
Im
Bereich zwischen den Regelflächen
Durch
die Anbindung der Haltestrebe
Dadurch,
dass der Stößel
In
In
Im
Bereich zwischen den Regelflächen
In
In
In
In
Ein
einzelnes Ventil entsprechend der Erfindung stellt den Ölfluss zwischen
der Öffnung
Die
beiden benötigten
Ventile lassen sich Platz sparend in einem gemeinsamen Ventilblock
unterbringen, wie in
Die
Spulen der Elektromagnete
In
Bei
der Verschaltung (b) sind dagegen die Öffnungen
Für komplexere Schaltungen lassen sich auch drei oder mehr Ventile auf analoge Weise in einem Ventilblock zusammenführen.For more complex Circuits can also be three or more valves on analog Merge way in a valve block.
- 11
- Stößeltappet
- 1a1a
- Regelflächeruled surface
- 1b1b
- Regelflächeruled surface
- 22
- FestkörpergelenkSolid joint
- 33
- FestkörpergelenkSolid joint
- 44
- FestkörpergelenkSolid joint
- 55
- FestkörpergelenkSolid joint
- 66
- Durchlassöffnung, ÖffnungPassage opening, opening
- 77
- Durchlassöffnung, ÖffnungPassage opening, opening
- 6a6a
- Randedge
- 7a7a
- Randedge
- 88th
- Anschlagattack
- 99
- Fertigungsschlitzproduction slot
- 1010
- Elektromagnetelectromagnet
- 1111
- Kerncore
- 1212
- Deckelcover
- 1313
- Deckelcover
- 1414
- Deckelcover
- 1515
- Durchlassöffnung, ÖffnungPassage opening, opening
- 1616
- Regelventilcontrol valve
- 1818
- Bohrungdrilling
- 2020
- Haltestrebeholding strut
- 2525
- Haltestegholding web
- 3030
- Haltestrebeholding strut
- 4040
- Ventilkörpervalve body
- 4141
- Absatzparagraph
- 4242
- Bohrungdrilling
- 43a43a
- Öffnungopening
- 43b43b
- Öffnungopening
- 5050
- Betätigungseinrichtungactuator
- 5151
- elektrischer Aktorelectrical actuator
- 5252
- elektrischer Aktorelectrical actuator
- 7070
- Rahmenframe
- 7171
- Innenrauminner space
- 7272
- Ausnehmungrecess
Claims (12)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102006036014A DE102006036014B3 (en) | 2006-08-02 | 2006-08-02 | Control valve for controlling hydraulic fluid flow, has retaining support connected with valve body using fixed body joint, and slide formed with support as single piece, such that slide is moved for controlling flow of fluid |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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---|---|
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ID=38089731
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DE102006036014A Expired - Fee Related DE102006036014B3 (en) | 2006-08-02 | 2006-08-02 | Control valve for controlling hydraulic fluid flow, has retaining support connected with valve body using fixed body joint, and slide formed with support as single piece, such that slide is moved for controlling flow of fluid |
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-
2006
- 2006-08-02 DE DE102006036014A patent/DE102006036014B3/en not_active Expired - Fee Related
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