DE102006036615B4 - Steuerbares Magnetventil - Google Patents

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    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0603Multiple-way valves
    • F16K31/0624Lift valves
    • F16K31/0634Lift valves with fixed seats positioned between movable valve members
    • F16K31/0637Lift valves with fixed seats positioned between movable valve members with ball shaped valve members

Abstract

Ventil, umfassend
– eine Fluidkammer (25) mit einer als Dichtsitz (28) ausgebildeten axialen Fluideintrittsöffnung (27) und mindestens einer radialen Fluidaustrittsöffnung (23a, 23b) und
– einen in der Fluidkammer (25) axial gegen den Dichtsitz (28) verschieblichen Schieber (22, 35, 36, 37) mit einer mit dem Dichtsitz (28) nach Art eines Sitzventils 30 zusammenwirkenden ersten Dichtfläche (30) und einer mit der radialen Fluidaustrittsöffnung (23a, 23b) nach Art eines Schieberventils zusammenwirkenden zweiten Dichtfläche (35a),
dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Dichtsitz (28) zusammenwirkende erste Dichtfläche (30) einen von der zweiten Dichtfläche (35a) unabhängigen radialen Freiheitsgrad besitzt, so dass sie sich unabhängig von der zweiten Dichtfläche (35a) selbstständig in dichtender Weise radial zum Dichtsitz (28) ausrichten kann, wenn der Schieber mit der ersten Dichtfläche (30) gegen den Dichtsitz (28) geschoben wird, dass der Schieber einen Stift (22) mit der ersten Dichtfläche (30) an einem axialen Ende des Stifts (22) und eine...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein mittels eines Elektromagneten steuerbares Hydraulikventil, wie es insbesondere in Steuerungen bei automatischen Cabrio-Verdeckabläufen eingesetzt wird.
  • Bei der Steuerung von Cabrio-Verdeckabläufen werden 3/2-Magnetventile verwendet, die einen Pumpenanschluss, einen Verbraucheranschluss und einen Tankanschluss besitzen und entweder den Pumpenanschluss mit dem Verbraucheranschluss oder den Verbraucheranschluss mit dem Tankanschluss verbinden, um das Cabrio-Verdeck zu schließen und zu öffnen. Die Bewegungsabläufe werden durch Gewichts- und Kinematikkräfte bestimmt, wobei in bestimmen Positionen eine Bewegung bereits durch das Eigengewicht des Verdecks erfolgt. Dadurch ergeben sich bisweilen unerwünscht hohe Bewegungsgeschwindigkeiten und ein ungebremstes Einfahren in die Anschläge, was zu störenden Geräuschen und Rückprallen führt.
  • Dies liegt daran, dass die 3/2-Magnetventile in Sitzbauweise ausgeführt sind und bereits ein geringfügiges Abheben des Dichtkörpers vom Dichtsitz zu einem ungedrosselten Volumenstrom vom Verbraucheranschluss zurück zum Tank zur Folge hat. Zwar wäre es theoretisch denkbar, durch exakte Steuerung der Lage des Dichtkörpers zum Dichtsitz, beispielsweise mittels eines geeignet ausgebildeten Magnetantriebs, zwischen der offenen und der geschlossenen Position des Sitzventils variabel einstellbare Drosselpositionen zu realisieren, mittels derer der zum Tank zurückfliegende Volumenstrom so gesteuert werden kann, dass ein sanftes Einfahren des Verdecks in die Anschläge realisierbar ist. Jedoch ist der Hubweg des Dichtkörpers eines Sitzventils in der Regel zu kurz, um eine exakte Steuerung zuzulassen.
  • Außerdem ragt bei den bekannten Ventilen ein Stößel in den Dichtsitz hinein, der beim Verschließen des Dichtsitzes aus dem Dichtsitz gedrängt wird und dabei den Pumpenanschluss öffnet. Wollte man nun den Dichtsitz durch geeignetes Ansteuern des zugehörigen Dichtkörpers als variable Drossel ausbilden, so wäre im Regelbereich dieser Drossel die Verbindung zur Pumpe mehr oder weniger stark geöffnet, und es bestünde im Regelbereich ein unerwünschter Kurzschluss zwischen Pumpe und Tank.
  • Daher werden stattdessen beispielsweise feste Drosseln oder ein regelbares Druckbegrenzungsventil im Tankanschluss vorgesehen, die einen Gegendruck aufbauen, der den vom Verbraucher in den Tank zurückfließenden Volumenstrom abbremst. Die Verwendung fester Drosseln beschränkt den Einsatz des Ventils jedoch auf einen bestimmten Anwendungsfall. Dagegen ist ein regelbares Druckbegrenzungsventil zwar für unterschiedliche Anwendungsfälle geeignet, erfordert jedoch einen hohen Aufwand an Bauraum.
  • In der WO 2004/036057 A2 wird zur Überwindung dieser Problematik ein klein bauendes steuerbares Magnetventil mit integrierter, regelbarer Drossel vorgeschlagen. Das Besondere an diesem Ventil, welches auch als 2/2-Ventil realisierbar ist und beispielsweise lediglich einen Verbraucheranschluss mit einem Tankanschluss verbindet, besteht darin, dass ein Schieber, an dessen einem axialen Ende in herkömmlicher Weise ein Dichtkörper zum Verschließen einer als Dichtsitz ausgebildeten axialen Fluideintrittsöffnung vorgesehen ist, gleichzeitig dazu dient, radiale, zum Tankanschluss führende Fluidaustrittsöffnungen zu verschließen. Der Hub des Schiebers umfasst dann die folgenden Bereiche bzw. Positionen. In einer ersten Position, in der der Schieber nicht betätigt ist und mittels einer Schraubenfeder in eine Ausgangsposition gedrückt ist, sind sowohl der axiale Dichtsitz als auch die radialen Fluidaustrittsöffnungen zum Tank geöffnet; einen ersten Hubabschnitt, über den der Schieber mit seiner äußeren Umfangsoberfläche die Fluidaustrittsöffnungen zunächst teilweise und schließlich vollständig nach Art eines Schieberventils verschließt, wobei das Sitzventil noch offen ist; und einen zweiten Hubabschnitt, über den der Schieber bis in eine zweite Position verschoben wird, in der er mit dem Dichtkörper an seinem axialen Ende den axialen Dichtsitz verschließt. Der erste Hubabschnitt stellt eine regelbare Drossel dar, die am Ende des ersten Hubab schnitts, d. h. bei geschlossenen radialen Fluidaustrittsöffnungen, lediglich noch geringfügige Leckageströme zulässt. Durch das anschließende Schließen des axialen Dichtsitzes sollen auch diese Leckageströme gestoppt werden.
  • Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Dichtwirkung dieses kombinierten Schieber-Sitz-Ventils noch nicht perfekt ist. Es wird vermutet, dass Restleckageströme auf einen nicht perfekt schließenden Dichtsitz zurückzuführen sind. Durch Steigerung der Fertigungsgenauigkeit lässt sich diesem Problem zwar begegnen. Jedoch verursacht dies wiederum erheblich erhöhte Fertigungskosten, die mit in Massen hergestellten Ventilen, wie sie in Cabrio-Verdecksteuerungen zum Einsatz kommen, nicht vereinbar sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein kombiniertes Schieber-Sitz-Ventil der vorgenannten Art mit verbesserter Dichtwirkung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die Erfindung beruht auf der prinzipiellen Überlegung, das Schieberventil und das Sitzventil radial voneinander zu entkoppeln, wobei jedoch die axiale Kopplung der beiden Ventile erhalten bleiben soll, so dass bei einer axialen Verschiebung des Schiebers gegen den Dichtsitz zunächst die radialen Fluidaustrittsöffnungen verschlossen werden. Die radiale Entkopplung der beiden Ventilfunktionen wird erreicht, indem die mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche einen von der Dichtfläche der Schieberdichtung unabhängigen radialen Freiheitsgrad in einem solchen Maße besitzt, dass sich – bei gewöhnlichen Betriebskräften – die Dichtfläche der Sitzdichtung selbstständig und unabhängig von der Dichtfläche der Schieberdichtung in dichtender Weise radial zum Dichtsitz ausrichten kann, wenn der Schieber mit der Dichtfläche gegen den Dichtsitz geschoben wird.
  • Ein solches Ventil kann als 2/2-Wegeventil eingesetzt werden, kann aber auch insbesondere zur Steuerung von Cabrio-Verdeckabläufen in einem 3/2-Wegeventil mit z. B. elektromagnetisch gesteuerter Schieberposition realisiert sein.
  • Durch die radiale Entkopplung der Dichtflächen von Schieberdichtung und Sitzdichtung wird es einerseits möglich, den (radialen) Dichtspalt der Schieberdichtung klein zu wählen, beispielsweise mit einem Dichtspalt von 0,01 mm, um bei geschlossenen Fluidaustrittsöffnungen Volumenströme aufgrund von Spaltleckagen möglichst gering zu halten, und es wird andererseits ermöglicht, dass sich beim Aufsitzen auf dem Dichtsitz das zugehörige Dichtelement automatisch zum Dichtsitz radial zentrieren kann, ohne dass sich dies auf den Dichtspalt auswirkt. Wäre das mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtelement wie im Stand der Technik starr mit der Schieberdichtung verbunden, so würde sich die radiale Verlagerungsfähigkeit des Dichtelements auf das Maß des radialen Dichtspalts der Schieberdichtung beschränken und zusätzlich in ungünstiger Weise auf den Dichtspalt der Schieberdichtung zurückwirken.
  • Erfindungsgemäß umfasst der Schieber dazu einen Stift, an dessen axialem Ende sich die mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche befindet, sowie des Weiteren eine den Stift umschließende Hülse, deren Umfangsoberfläche eine zweite, die radialen Fluidaustrittsöffnungen verschließende Dichtfläche bildet, wobei der Stift innerhalb der Hülse radial auslenken kann. Die Hülse und der Stift sind lediglich hinsichtlich ihrer axialen Verschieblichkeit über einen Mitnehmer am Stift oder an der Hülse miteinander gekoppelt. Da der Stift innerhalb der Hülse radial auslenkbar ist, sind die mit dem axialen Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche am Stift und die mit den radialen Fluidaustrittsöffnungen zusammenwirkende Dichtfläche der Hülse radial voneinander entkoppelt.
  • Der Einsatz der Hülse bietet gegenüber dem Stand der Technik den weiteren Vorteil, dass bei einer Verschiebung des Schiebers in einfacher Weise ein Druckausgleich stattfinden kann, indem das Fluid, üblicherweise Hydrauliköl, zwischen dem Stift und der Hülse hindurchströmen kann. Beim eingangs beschriebenen Stand der Technik war es noch notwendig, in aufwendiger Weise Durchflussbohrungen im Schieber vorzusehen, um einen Druckausgleich durch den Schieber hindurch in axialer Richtung zu ermöglichen.
  • Obwohl der Stift innerhalb der Hülse radial auslenkbar ist, um dem Stift die Möglichkeit zu gegen, sich relativ zum Dichtsitz zu zentrieren, ist es zweckmäßig, den Stift innerhalb der Hülse zu lagern, dann aber mit einem ausreichend großen radialen Spiel, um noch die automatische Zentrierung zu ermöglichen. Das Lagern des Stifts mit großem Spiel verhindert undefinierte radiale Positionen des Stifts innerhalb der Hülse und garantiert damit eine gleichbleibende Funktionalität des Ventils. Beispielsweise kann der Stift über eine Durchmesservergrößerung des Stifts in der Hülse gelagert werden, wobei die Durchmesservergrößerung über den Umfang vorzugsweise nicht konstant ist, sondern Aussparungen oder dergleichen besitzt, die Fluidpassagen in axialer Richtung bilden, um den Druckausgleich durch die Lagerung hindurch zu gestatten. Anstelle einer Lagerung über eine Durchmesservergrößerung des Stifts kann die Lagerung auch derart erfolgen, dass der Innendurchmesser der Hülse über einen kurzen axialen Abschnitt reduziert ist.
  • In entsprechender Weise kann der Stift auch mit seinem freien axialen Ende, welches die mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche aufweist, radial mit radialem Spiel gelagert werden. Dazu kann das Stiftende z. B. in einem einseitig offenen Hohlzylinder axial verschieblich geführt sein, wobei die als Dichtsitz ausgebildete axiale Fluideintrittsöffnung im geschlossenen Ende dieses einseitig offenen Hohlzylinders ausgebildet ist.
  • Ähnlich wie im Stand der Technik wird der Schieber mittels eines Federelements in eine Ausgangslage gedrängt, aus der heraus er entgegen der Federkraft in die Schließposition des Ventils bewegbar ist. Eine kinematische Umkehr derart, dass der Schieber mittels des Federelements in eine Ausgangsposition gedrängt wird, in der das Ventil geschlossen ist, und entgegen der Federkraft in eine geöffnete Position verschiebbar ist, ist ebenso möglich.
  • Sofern das erfindungsgemäße Prinzip durch die vorbeschriebene Hülse mit darin radial auslenkbarem Stift realisiert ist, wirkt die Federvorspannkraft in axialer Richtung auf die Hülse und wird von der Hülse über einen Mitnehmer auf den Stift übertragen. Die Federvorspannkraft kann aber auch direkt auf den Stift wirken, sofern die Hülse auf dem Stift gegen eine relative Axialverschiebung gesichert ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung stützt sich die Vorspannfeder mit ihrem anderen Ende gegen eine Justagehülse ab, die gegen axiales Verrutschen fixiert ist. Mittels der Justagehülse kann die axiale Lage der Vorspannfeder unabhängig von der axialen Position des Dichtsitzes während des Zusammenbauens der Ventilkomponenten justiert und so auf eine gewünschte Vorspannkraft eingestellt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung zur Realisierung des erfindungsgemäßen radialen Entkoppelns der Sitzventilfunktion von der Schieberventilfunktion wird die mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche des Schiebers durch einen Dichtkörper gebildet, der in einer Aufnahme des Schiebers so gehalten wird, dass er zumindest in radialer Richtung verlagerbar ist. In Ergänzung zu der bisher beschriebenen Maßnahme, bei der der Schieber eine Hülse mit darin radial verlagerbarem Stift aufweist, der an einem axialen Ende die mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche besitzt, wird bei der Weiterbildung die radiale Verlagerbarkeit der Dichtfläche dadurch unterstützt, dass ein die Dichtfläche bildender Dichtkörper radial verlagerbar im Schieber oder Schieberstift montiert ist. Bei dem Dichtkörper handelt es sich vorzugsweise um ein sphärisches Element, insbesondere um eine Kugel, wie dies aus dem eingangs genannten Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Dort ist die Kugel allerdings fest in eine Aufnahme am axialen Ende des Schiebers eingepresst.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser zweiten Variante sieht vor, den Dichtkörper am Grund der Aufnahme auf einer Vorspannfeder abzustützen, so dass der Dichtkörper beim Aufsetzen auf dem Dichtsitz gegen die Vorspannfederkraft geringfügig in die Aufnahme hineingedrückt wird in eine Position, in der es ihr möglich ist, in radialer Richtung auszuweichen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch ein steuerbares 3/2-Magnetventil mit nicht ausgelenktem Schieber,
  • 2 einen Querschnitt durch das Ventil aus 1 entlang der Linie II-II,
  • 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung gemäß 1,
  • 4 die Darstellung gemäß 3, jedoch mit geringfügig ausgelenktem Schieber,
  • 5 die Darstellung gemäß 3 mit deutlich ausgelenktem Schieber,
  • 6 die Darstellung gemäß 3 mit maximal ausgelenktem Schieber und
  • 7 eine Weiterbildung der Erfindung.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines 3/2-Magnetventils der Erfindung dargestellt. Das Ventil umfasst im Wesentlichen zwei Komponenten, nämlich einen volumenmäßig vergleichsweise großen elektromagnetischen Stellantrieb 10 und die das eigentliche Ventil bildende, durch den elektromagnetischen Stellantrieb 10 steuerbare Ventilbaugruppe 20. Die Ventilbaugruppe 20 umfasst ein Ventilgehäuse 21, welches nach Art einer Patrone in einer Aufnahme 11 des elektromagnetischen Stellantriebs 10 eingesetzt ist. Ein Stift 22 ragt axial aus dem Ventilgehäuse 21 heraus und liegt mit seinem herausragenden Ende gegen einen Anker 12 des elektromagnetischen Stellantriebs 10 an. Über eine elektromagnetische Spule 13 kann eine axial wirkende Kraft auf den Anker 12 ausgeübt werden, um auf diese Weise den Stift 22 im Ventilgehäuse 21 axial zu verlagern. Dabei wirkt die Kraft einer im Ventilgehäuse 21 montierten Spiralfeder 31 der Ankerbewegung entgegen, wie nachfolgend in Bezug auf 3 noch genauer erläutert wird. Die axiale Position des Stifts 22 ist daher abhängig von der an die Spule 13 angelegten Spannung. 1 zeigt das Gesamtventil im unbestromten Zustand, also mit nicht ausgelenktem Stift 22. 3 zeigt die Ventilbaugruppe 20 vergrößert, ebenfalls in dem unbestromten Zustand, während die 4 und 5 die Ventilbaugruppe 20 im leicht bzw. etwas stärker bestromten Zustand und die 6 im maximal bestromten Zustand zeigen.
  • Bezug nehmend auf 3 weist das Ventilgehäuse 21 im Wesentlichen drei Anschlüsse auf, nämlich einen axialen Anschluss, der hier mit P bezeichnet ist, weil er in der Regel den Anschluss zur Pumpe bildet, einen zweiten Anschluss, der hier mit A bezeichnet ist und in der Regel zu einem Verbraucher führt, also beispielsweise zu einem Stellkolben für die Betätigung eines Cabrio-Verdecks, und einen dritten Anschluss, der hier mit T bezeichnet ist, weil er in der Regel zum Tank führt, und der mehrere Fluidaustrittsöffnungen 23 umfasst, von denen in der Darstellung gemäß 3 zwei Fluidaustrittsöffnungen 23a, 23b zu sehen sind.
  • Die Ventilbaugruppe 20 weist eine erste Fluidkammer 24 und eine zweite Fluidkammer 25 auf, die durch eine hier als einseitig offene zylindrische Hülse 26 ausgebildete Trennwand voneinander getrennt sind. Diese Trennwand besitzt eine zentrale Öffnung 27, durch die Fluid von der ersten Fluidkammer 24 in die zweite Fluidkammer 25 eintreten kann und die auf der Seite zur zweiten Fluidkammer 25 als Dichtsitz 28 ausgebildet ist. Durch axiales Verschieben des Stifts 22 mittels des Ankers 12 gegen den Dichtsitz 28 lässt sich die Fluideintrittsöffnung 27 zuverlässig abdichten. Dazu trägt der Stift 22 an seinem dem Anker 12 abgewandten axialen Ende einen Dichtkörper 29 mit konvex ausgebildeter Dichtfläche 30. Als Dichtkörper 29 dient eine in einer Aufnahme des Stifts 22 gehaltene Kugel. Die Kugel kann beispielsweise in die Aufnahme eingepresst sein oder die Öffnung der Aufnahme kann so weit nach radial innen gebördelt sein, dass die Kugel 29 in der Aufnahme zurückgehalten wird.
  • In der in 3 dargestellten Position des Stifts 22 ist die Fluideintrittsöffnung 27 offen, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Verbraucheranschluss A und dem Tankanschluss T besteht. Wie 2 zeigt, ist der Stift 22 im Querschnitt II-II so beschaffen, dass das Fluid seitlich an dem Stift 22 vorbeiströmen kann.
  • Im geschlossenen Zustand der Fluideintrittsöffnung 27 sind die beiden Fluidkammern 24, 25 vollständig voneinander isoliert. In diesem in 6 dargestellten Zustand sind stattdessen der Pumpenanschluss P mit dem Verbraucheranschluss A verbunden. Dies wird erreicht mittels eines Stößels 32, der im unbestromten Zustand des Ventils durch die Fluideintrittsöffnung 27 hindurch in den Dichtsitz 28 ragt und beim Verschließen der Fluideintrittsöffnung 27 (maximal bestromter Zustand) mittels des Dichtkörpers 29 aus dem Dichtsitz 28 in axialer Richtung herausgeschoben wird, wodurch der Stößel 32 mit seinem gegenüberliegenden Ende eine Federbelastete Dichtkugel 33 aus einem Ventilsitz 34 heraushebt, um eine Fluiddurchtrittsöffnung zum Pumpenanschluss P freizugeben.
  • Mit dem Stift 22 in axialer Richtung verschieblich gekoppelt ist eine Hülse 35 (3). Die Hülse 35 stützt sich dabei einseitig gegen einen Mitnehmer 36 ab, der sich wiederum gegen eine auf dem Stift 22 fixierte Justagehülse 37 abstützt. Dadurch wird die Hülse 35 über den Mitnehmer 36 und die Justagehülse 37 axial in Richtung auf den Dichtsitz 28 verschoben, wenn der Stift 22 zum Dichtsitz hin verschoben wird. Die Hülse 35 und der damit über Mitnehmer 36 und Justagehülse 37 gekoppelte Stift 22 entsprechen gemeinsam dem aus dem Stand der Technik bekannten Schieber. Es sind auch andere Varianten der axialen Kopplung zwischen Hülse 35 und Stift 22 denkbar. Die dargestellte Ausführungsvariante ist jedoch sowohl herstellungstechnisch als auch bei der Montage der Ventilbaugruppe 20 wenig aufwendig. Insbesondere lässt sich mittels der Justagehülse 37 die Hülse 35 beim Montieren der Ventilbaugruppe 20 relativ zum Stift 22 so positionieren, dass die Hülse 35 bei geschlossener Fluideintrittsöffnung 27 die Fluidaustrittsöffnungen 23 um ein Mindestmaß überdeckt.
  • Wie zuvor bereits erwähnt, dient die Vorspannfeder 31 dazu, die Hülse 35 und den damit gekoppelten Stift 22 in die entgegengesetzte Richtung zu drücken, so dass die Fluideintrittsöffnung 27 im unbestromten Zustand des Ventils geöffnet ist. Dazu stützt sich die Feder 31 mit einem Ende an der Hülse 35 und mit einem anderen Ende an einer Fedenustagehülse 38 ab. Die Federjustagehülse 38 ist über ihren Außenumfang durch Presssitz fest in dem Ventilgehäuse 21 eingepasst. Beim Zusammenbauen der Ventilbaugruppe 20 kann auf diese Weise die Federvorspannung durch geeignete axiale Positionierung der Federjustagehülse 38 im Ventilgehäuse 21 auf eine gewünschte Vorspannkraft eingestellt werden, und zwar unabhängig von der axialen Position des davon getrennt ausgebildeten Dichtsitzes 28. Bei dem eingangs diskutierten Stand der Technik war die den Schieber in seine Ausgangsposition drängende Feder noch gegen die einseitig offene zylindrische Hülse 26 abgestützt, so dass die Federvorspannkraft nicht exakt einstellbar, sondern abhängig von der axialen Positionierung der zylindrischen Hülse 26 war. Die axiale Position der zylindrischen Hülse 26 wird aber durch andere Randbedingungen bestimmt, nämlich durch den gewünschten Hub des Stifts 22.
  • Um zu verhindern, dass der Stift 22 innerhalb der Hülse 35 eine beliebige radiale Position einnimmt, wird der Stift 22 innerhalb der Hülse 35 an zwei Stellen 39, 40 geführt. Dazu ist der Durchmesser des Stifts 22 an den betreffenden Stellen entsprechend vergrößert. Alternativ können der Innendurchmesser der Hülse 35 und/oder der Innendurchmesser der einseitig offenen zylindrischen Hülse 26 entsprechend verringert sein. Der Stift 22 kann im Querschnitt an den Stellen 39, 40 beispielsweise wie in 2 gezeigt geformt sein, so dass Fluidpassagen in axialer Richtung frei bleiben. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Lagerung des Stifts 22 innerhalb der Hülse 35 und der einseitig offenen zylindrischen Hülse 26 ein ausreichend großes radiales Spiel zur Verfügung stellt, welches beim Aufsitzen des Dichtkörpers 29 auf dem Dichtsitz 28 eine radiale Zentrierung in einem solchen Maße zulässt, dass sich der Dichtkörper 29 bei gewöhnlichen Betriebskräften in dichtender Weise radial zum Dichtsitz ausrichten kann, wenn der Schieber 22 gegen den Dichtsitz 28 geschoben wird.
  • Nachfolgend wird anhand der 3 bis 6 die Wirkungsweise des Ventils erläutert. Dabei zeigt 3 die Ausgangsposition mit unbestromtem Elektromagnet. Selbstverständlich kann der Magnetantrieb auch durch andere Antriebe zur axialen Verschiebung des Stifts 22 ersetzt werden. Bei einer geringfügigen Bestromung (4) schiebt der Anker 12 den Stift 22 und mit dem Stift 22 über die Justagehülse 37 und den Mitnehmer 36 auch die Hülse 35 in Richtung auf den Dichtsitz 28. Das Ausmaß dieser Verschiebung ergibt sich aus einem Kräfteverhältnis zwischen der Vorspannkraft der Feder 31 und der axialen Kraft des Ankers 12, die wiederum von der an der Spule 13 anliegenden Spannung abhängt. Bei der in 4 dargestellten Position sperrt die Hülse 35 die erste Fluidaustrittsöffnung 23a vollständig, und die zweite Fluidaustrittsöffnung 23b bereits teilweise. Dadurch wird die vom Verbraucheranschluss A durch die Fluideintrittsöffnung 27 zum Tankanschluss T fließende Fluidströmung deutlich gedrosselt, aber noch nicht vollständig gesperrt. Weitere Fluidaustrittsöffnungen 23 sind über den Umfang des Ventilgehäuses 21 verteilt. Statt der zwei dargestellten Fluidaustrittsöffnungen 23a, 23b können beispielsweise 10 Bohrungen vorgesehen sein, die unterschiedliche Eintrittsdurchmesser oder Öffnungsgeometrien besitzen können und/oder in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sein können. Die Eintrittsquerschnitte und axialen Lagen bestimmen die Steigung der Drosselkennlinie des Ventils. Die Fluidaustrittsöffnungen 23 können alternativ auch als Ringspalt ausgebildet sein, der durch Verschieben des Stifts 22 mittels der Hülse 35 zunehmend verdeckt bzw. freigegeben wird, wodurch der Ringspalt als einstellbare Drossel wirkt.
  • 5 zeigt das Ventil in einem etwas stärker bestromten Zustand, in welchem die Hülse 35 alle Fluidaustrittsöffnungen 23 zum Tankanschluss T vollständig verschließt. Der Dichtkörper 29 sitzt noch nicht auf dem Dichtsitz 28 auf, sondern berührt gerade ein Ende des Stößels 32, über den die Dichtkugel 33 aus dem Ventilsitz 34 gehoben werden kann. In dieser Situation beschränken sich etwaige Volumenströme auf Leckageströme vom Verbraucheranschluss A durch den Dichtspalt der Hülse 35 zum Tankanschluss T. Durch die radiale Entkopplung des Dichtkörpers 29 von der Hülse 35 kann dieser Dichtspalt vergleichsweise klein dimensioniert werden.
  • Beim weiteren Verschieben des Stifts 22 in Richtung auf den Dichtsitz 28 hebt der Stößel 32 die Dichtkugel 33 aus dem Ventilsitz 34. Für einen kurzen Moment ist somit die zweite, zum Tankanschluss T führende Fluidkammer 25 mit dem Pumpenanschluss P verbunden. Da aber der Tankanschluss T mittels der Hülse 35 zu diesem Zeitpunkt bis auf geringfügige Leckageströme gesperrt ist, ist dieser „Kurzschluss" unproblematisch. 6 zeigt dann schließlich das Ventil im maximal bestromten Zustand, in dem sich der Dichtkörper 29 relativ zum Dichtsitz 28 zentriert hat und fest auf dem Dichtsitz 28 aufsitzt. Die Dichtkugel 33 ist mittels des Stößels 32 in dieser Situation so weit aus dem Ventilsitz 34 herausgehoben, dass eine Fluidströmung vom Pumpenanschluss P zum Verbraucheranschluss A, beispielsweise zum Schließen eines Cabrio-Verdecks, ungehindert fließen kann.
  • Anstatt des Sitzventils 33, 34 kann der Stößel 32 auch ein anders geartetes Ventil betätigen.
  • 7 betrifft eine Weiterbildung des bisher beschriebenen Ausführungsbeispiels zur Lösung der eingangs genannten Aufgabenstellung. Dabei wird der radiale Freiheitsgrad für die mit dem Dichtsitz 28 zusammenwirkende Dichtfläche 30 zusätzlich dadurch hergestellt, dass der am axialen Ende des Stifts 22 aufgenommene Dichtkörper 29 in der Aufnahme radial verlagerbar gehalten ist.
  • Zur Erläuterung dieser Weiterbildung genügt daher eine Detailansicht des mit dem Dichtsitz 28 zusammenwirkenden Stift- bzw. Schieberendes gemäß 7. Dementsprechend ist der hier wieder als Dichtkugel realisierte Dichtkörper 29 am axialen Ende des Stifts 22 in einer Aufnahme 41 lose gehalten, so dass er sich in radialer Richtung verlagern kann, um eine Zentrierung seiner Dichtfläche 30 relativ zu dem in 7 nicht dargestellten Dichtsitz 28 zu ermöglichen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dichtkörper 29 zusätzlich in axialer Richtung gegen die Vorspannkraft einer Feder 42 verlagerbar. Diese Maßnahme dient dazu, undefinierte Lagen des Dichtkörpers 29 in der Aufnahme 41 sowie Klappergeräusche zu vermeiden.

Claims (16)

  1. Ventil, umfassend – eine Fluidkammer (25) mit einer als Dichtsitz (28) ausgebildeten axialen Fluideintrittsöffnung (27) und mindestens einer radialen Fluidaustrittsöffnung (23a, 23b) und – einen in der Fluidkammer (25) axial gegen den Dichtsitz (28) verschieblichen Schieber (22, 35, 36, 37) mit einer mit dem Dichtsitz (28) nach Art eines Sitzventils 30 zusammenwirkenden ersten Dichtfläche (30) und einer mit der radialen Fluidaustrittsöffnung (23a, 23b) nach Art eines Schieberventils zusammenwirkenden zweiten Dichtfläche (35a), dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Dichtsitz (28) zusammenwirkende erste Dichtfläche (30) einen von der zweiten Dichtfläche (35a) unabhängigen radialen Freiheitsgrad besitzt, so dass sie sich unabhängig von der zweiten Dichtfläche (35a) selbstständig in dichtender Weise radial zum Dichtsitz (28) ausrichten kann, wenn der Schieber mit der ersten Dichtfläche (30) gegen den Dichtsitz (28) geschoben wird, dass der Schieber einen Stift (22) mit der ersten Dichtfläche (30) an einem axialen Ende des Stifts (22) und eine von dem Stift (22) durchsetzte Hülse (35), deren Umfangsoberfläche die zweite Dichtfläche (35a) bildet, umfasst, wobei der Stift (22) innerhalb der Hülse (35) radial auslenken kann, und dass die Hülse (35) bei einer axial gerichteten Bewegung des Stifts (22) von einem Mitnehmer (36) mitgenommen wird.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (22) mit einem radialen Spiel innerhalb der Hülse (35) gelagert ist.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (22) über eine Durchmesservergrößerung des Stifts (22) oder eine Durchmesserreduzierung der Hülse (35) in der Hülse (35) gelagert ist, wobei Fluidpassagen in axialer Richtung durch die Lagerung hindurch vorgesehen sind.
  4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (36) beim Zusammenbauen des Ventils relativ zur Stiftlängsachse justierbar ist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vorspannfeder (31), mittels der der Schieber in eine axiale Richtung gedrängt wird.
  6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (31) gegen eine Justagehülse (38) anliegt, die in der Fluidkammer (25) fixiert ist und mittels der die Position der Vorspannfeder (31) innerhalb der Fluidkammer (25) unabhängig von der axialen Position des Dichtsitzes (28) beim Zusammenbauen des Ventils justierbar ist.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Hülse (26), in der der Dichtsitz (28) ausgebildet ist und der die mit dem Dichtsitz (28) zusammenwirkende Dichtfläche (30) tragende Teil des Schiebers axial geführt ist.
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein die erste Dichtfläche (30) aufweisender Dichtkörper (29) in einer Aufnahme (41) des Schiebers in radialer Richtung verlagerbar gehalten ist.
  9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (29) innerhalb der Aufnahme (41) in axialer Richtung verlagerbar und in Richtung auf den Dichtsitz (28) federbelastet (42) ist.
  10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper als sphärisches Element, insbesondere als Kugel, ausgebildet ist.
  11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der radialen Fluidaustrittsöffnungen (23a, 23b) mit unterschiedlichen Öffnungsgeometrien über den Umfang der Fluidkammer (25) verteilt angeordnet sind.
  12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der radialen Fluidaustrittsöffnungen (23a, 23b) in axialer Richtung der Fluidkammer (25) verteilt angeordnet sind.
  13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluidaustrittsöffnung einen Ringspalt umfasst.
  14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen axial verschieblich geführten Stößel (32), der mit einem Ende durch den Dichtsitz (28) hindurch in die Fluidkammer (25) ragt und mittels des anderen Endes eine Fluidpassage öffnet, wenn er mittels des Schiebers (22) aus dem Dichtsitz (28) verdrängt wird.
  15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen elektrischen Antrieb zum axialen Verschieben des Schiebers in unterschiedliche Positionen zwischen zwei Endlagen.
  16. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb einen Elektromagneten umfasst.
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