DE102006043849A1

DE102006043849A1 - Ventilbaugruppe

Info

Publication number: DE102006043849A1
Application number: DE200610043849
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrisch ansteuerbare Ventilbaugruppe, insbesondere für einen regelbaren Stoßdämpfer, mit einem Stellantrieb (11) und einer vom Stellantrieb (11) betätigbaren Ventilvorsteuerstufe in einem Ventilgehäuse (3), deren Vorsteuerventilkörper (10) einen ersten und einen zweiten Ventilöffnungsquerschnitt (14, 15) innerhalb der Ventilvorsteuerstufe reziprok proportional zueinander verändern vermag, sowie mit einer Ventilhauptstufe, deren Hauptstufenventilkörper (2) entgegen der Wirkung einer Feder (4) vom Hauptstufenventilsitz (5) abhebbar ist, wobei der Durchlass (1) zwischen dem Ventileinlass (16) und Ventilauslass (17) variabel einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch ansteuerbare Ventilbaugruppe, insbesondere für die Verwendung in einem regelbaren Stossdämpfer, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 196 24 898 C2 ist bereits eine elektrisch ansteuerbare Ventilbaugruppe zur Verwendung in einem Stossdämpfer bekannt. Diese Ventilbaugruppe, die aus einem Vorsteuer- und einem Hauptstufenventil besteht, weist zur elektrischen Betätigung des Vorsteuerventils einen Stellmagneten auf, der zur variablen Einstellung eines Ventilöffnungsquerschnitts im Ventilgehäuse mit einem Ventilkolben verbunden ist, dessen Ventildichtflächen mit einem Ventilsitz im Ventilgehäuse zusammenwirken. Das Hauptstufenventil befindet sich in einem separaten Ventilgehäuse, das auf das Ventilgehäuse des Vorsteuerventils aufgesteckt ist. Die Aktivierung des Hauptstufenventils erfolgt über das Vorsteuerventil, wobei das Hauptstufenventil konstruktionsbedingt eine diskontinuierliche Öffnungscharakteristik aufweist, was in 6, 7 jeweils durch einen Knick im Verlauf jeder abgebildeten Kennlinie dargestellt ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilbaugruppe, insbesondere für den Einsatz in einem Stoßdämpfer, mit möglichst geringem Aufwand derart zu verbessern, dass unter Verwendung möglichst einfacher, funktionssicherer Mittel ei ne diskontinuierliche Öffnungscharakteristik des Hauptstufenventils vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Beschreibungen eines Ausführungsbeispiels für eine verbesserte Ventilbaugruppe hervor.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe,
2 ein Diagramm mit einer Kennlinienschar für die Ventilbaugruppe nach 1 zur Darstellung der Arbeitscharakteristik der Ventilbaugruppe bezogen auf den Druck- und Volumenverlauf.
Die 1 zeigt im Längsschnitt in erheblich vergrößerter Darstellung eine elektrisch ansteuerbare Ventilbaugruppe, die bevorzugt für einen regelbaren Stoßdämpfer zur Anwendung gelangt. Die Ventilbaugruppe weist innerhalb eines Ventilgehäuses 3 angeordnet einen Stellantrieb 11 und eine vom Stellantrieb 11 direkt betätigbare Ventilvorsteuerstufe auf, durch deren Vorsteuerventilkörper 10 ein erster und ein zweiter Ventilöffnungsquerschnitt 14, 15 innerhalb der Ventilvorsteuerstufe reziprok proportional zueinander verändert werden kann, um in Abhängigkeit von der elektromagnetischen Erregung des als Proportionalmagneten ausgeführten Stellantriebs 11 eine gewünschte Druck-/Volumencharakteristik zur Versorgung des angeschlossenen Aktuators (Stoßdämpfer) darstellen zu können.
Unter konstruktiver Betrachtung befindet sich der erste Ventilöffnungsquerschnitt 14 zwischen der am Stößel 13 angebrachten Steuerscheibe 12 und dem topfförmigen Körper des Vorsteuerventilsitzes 7, der über den darunter befindlichen Ventilgehäusezwischenraum 18 und die im Hauptstufenventilkörper 2 angeordneten Durchlassöffnungen 23 mit dem Ventileinlass 16 verbunden ist. Der zweite Ventilöffnungsquerschnitt 15 wird oberhalb des ersten Ventilöffnungsquerschnitt 14 durch den Ringspalt zwischen der Steuerscheibe 12 und einer Steuerkante im Ventilgehäuse 3 gebildet, sodass abhängig von der Stellung der Steuerscheibe 12 (Variation der Ventilöffnungsquerschnitte 14, 15) der Ventileinlass 16 mit dem Ventilauslass 17 in Verbindung steht, der oberhalb der Steuerscheibe 12 mit dem in Richtung auf den zweiten Ventilöffnungsquerschnitt 15 das Ventilgehäuse 3 durchdringenden Querkanal 24 verbunden ist.
Weiterhin weist die Ventilbaugruppe unterhalb der Ventilvorsteuerstufe in Reihenanordnung stromaufwärts eine Ventilhauptstufe auf, deren Hauptstufenventilkörper 2 entgegen der Wirkung einer Feder 4 vom Hauptstufenventilsitz 5 abhebbar ist, um bei Bedarf (beispielsweise im Sinne einer Überdruck- bzw. Druckbegrenzungsventilfunktion) unter Umgehung der Ventilvorsteuerstufe im Ventilgehäuse 3 einen direkten Durchlass 1 zwischen dem Ventileinlass 16 und dem Ventilauslass 17 herzustellen, wobei der Durchlass 1 erfindungsgemäß zur Realisierung einer kontinuierlichen Öffnungscharakteristik und Abströmung in seinem Durchlassquerschnitt variabel einstellbar ist. Der Durchlass 1 ist deshalb derart konzipiert, dass mit zunehmendem Öffnungshub des Hauptstufenventilkörpers 2 eine kontinuierliche Erweiterung des Durchlassquer schnitts in Richtung des Ventilauslasses 17 gewährleistet ist.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Idee beinhaltet, dass der variable Durchlass 1 durch eine oder mehrere verteilt über den Umfang des Ventilgehäuses 3 angeordnete Öffnungen gebildet ist, deren Querschnitt vom Hauptstufenventilkörper 2 beim Überfahren des jeweiligen Durchlasses 1 kontinuierlich freigegeben wird. Die in 1 abgebildeten beiden Durchlässe 1 sind daher im Ventilgehäuse 3 auf herstelltechnisch einfache Weise durch Bohren oder Stanzen von Queröffnungen im Hubbereich des Hauptstufenventilkörpers 2 realisiert, der in der abgebildeten, am Hauptstufenventilsitz 5 dichtend anliegenden Grundstellung die Durchlässe 1 zumindest abschnittsweise mit seinem Außenrand überdeckt.
Solange der in Öffnungsrichtung des Hauptstufenventilkörper 2 wirksame Hydraulikdruck nicht den in Ventilschließrichtung wirksamen Druck der zwischen der Ventilvorsteuerstufe und der Ventilhauptstufe angeordneten Feder 4 überschreitet, verharrt der Hauptstufenventilkörper 2 mit seiner Stirnfläche flüssigkeitsdicht an dem stromaufwärts zum Durchlass 1 im Ventilgehäuse 3 angeordneten Hauptstufenventilsitz 5.
Konstruktiv besonders leicht und kleinbauend ist der Hauptstufenventilkörper 2 durch eine im Ventilgehäuse 3 geführte Ventilplatte gebildet, die mit ihrem Außenrand in der Funktion einer Steuerkante hubabhängig den Querschnitt des Durchlasses 1 kontinuierlich freigibt oder verschließt. Die Ventilplatte weist mehrere Durchgangsöffnungen 23 auf, um unabhängig von ihrer Schaltstellung eine permanente Druckmittelverbindung vom Ventileinlass 16 zur Ventilvorsteuerstufe zu gewährleisten.
Eine einfache und dennoch präzise Führung des Hauptstufenventilkörpers 2 im Ventilgehäuse 3 wird durch eine Innenzentrierung erzielt, wozu der Hauptstufenventilkörper 2 mittig eine Zentrieröffnung aufweist, in der sich ein Zapfen 6 erstreckt, um den Hauptstufenventilkörper 2 axialbeweglich präzise im Ventilgehäuse 3 zu führen. Der Zapfen 6 ist ein homogenes Bestandteil des in das Ventilgehäuse 3 eingepressten topfförmigen Körpers, der den Vorsteuerventilsitz 7 trägt.
Der Hauptstufenventilkörper 2 ist im Ventilgehäuse 3 auf besonders geschickte Weise radial gedichtet, indem eine Radialdichtung 8 (PTFE-Ring) mittels eines von der Feder 4 beaufschlagten Federtopfes 9 am Hauptstufenventilkörper 2 flüssigkeitsdicht fixiert ist. Durch die Radialdichtung 8 wird auf zuverlässige Weise ein Kurzschlussstrom aus dem oberhalb des Hauptstufenventilkörpers 2 befindlichen Ventilgehäusezwischenraum 18 über den Durchlass 1 zum Ventilauslass 17 verhindert, der in vorliegendem Beispiel zwischen dem Außenumfang des Ventilgehäuses 3 und einem Rohrstutzen 19 eines Stoßdämpfers angeordnet ist.
Durch den nach unten hin hülsenförmig verlängerten Fortsatz des Ventilgehäuses 3 lässt sich der Hauptstufenventilkörper 2 in dem die Ventilvorsteuerstufe 10 aufnehmenden Ventilgehäuse 3 mit vermindertem Bauaufwand integrieren, wobei der Hauptstufenventilsitz 5 im Bereich des Ventileinlasses 16 eine Steckverbindung mit dem innen liegenden Rohranschluss 20 des Stoßdämpfers bildet.
Der oberhalb des Hauptstufenventilkörpers 2 angeordnete Vorsteuerventilkörper 10 ist durch einen mit dem Stellantrieb 11 und dem mit der Steuerscheibe 12 verbundenen Stößel 13 gebildet. Zur Variation des Vorsteuerventildurchflusses (Blendenfunktion) ist die Steuerscheibe 12 innerhalb der zwei Ventilöffnungsquerschnitte 14, 15 im Ventilgehäuse 3 kontinuierlich verstellbar. Die zu variierenden Ventilöffnungsquerschnitte 14, 15 sind im Hubbereich der Steuerscheibe 12 durch geeignete transversale und longitudinale Ausnehmungen im Ventilgehäuse 3 gebildet, deren Konturen gewissermaßen die mit der Steuerscheibe 12 zusammenwirkenden Steuerkanten darstellen, um die Ventilöffnungsquerschnitte 14, 15 als veränderbare Blendenquerschnitte wirken zu lassen.
Die Steuerscheibe 12 ist bei stromlosen Stellantrieb 11 infolge der Wirksamkeit einer zwischen dem Stößel 13 und dem Vorsteuerventilsitz 7 angeordneten Ventilfeder 21 zwischen ihren beiden möglichen Endlagen in einer Grundstellung positioniert, die dem aus 2 ersichtlichen Kennlinenverlauf bei einer Stromstärke I=0 entspricht. Abweichend hiervon ergeben sich zwischen einer minimalen und maximalen Stromstärke Imin, Imax des Stellantriebs 11 von der abgebildeten Grundstellung des Stößels 13 abweichende Zwischenpositionen, die zwangsläufig an die Veränderung der Ventilöffnungsquerschnitte 14, 15 angepasste Kennlinienverläufe ergeben, die gleichfalls aus 2 als Kurvenschar mit differenzierter Druck-/Volumencharakteristik ersichtlich sind.
In 2 ist für die Ventilbaugruppe nach 1 entlang der Ordinate der Druckverlauf p und entlang der Abszisse der Volumenstrom Q aufgetragen. Wie weiterhin aus 2 deutlich wird, ergeben sich beim Übergang von einer Druckregelfunktion zu einer Überdruck- bzw. Druckbegrenzungsventilfunktion anstelle eines jeweils geknickten Kennlinienübergangs (Stand der Technik) nunmehr infolge des erfindungsgemäßen variablen Durchlasses 1 im Ventilgehäuse 3 für sämtliche Kennlinien ein kontinuierlicher Kennlinienübergang 22, dessen Kurvencharakteristik durch einfache konstruktive, insbesondere geometrische Veränderungen am Durchlass 1 (Anzahl, Form und Position) nach Wunsch oder Bedarf beliebig ausgestaltet werden kann.

1: Durchlass
2: Hauptstufenventilkörper
3: Ventilgehäuse
4: Feder
5: Hauptstufenventilsitz
6: Zapfen
7: Vorsteuerventilsitz
8: Radialdichtung
9: Federtopf
10: Vorsteuerventilkörper
11: Stellantrieb
12: Steuerscheibe
13: Stößel
14: Ventilöffnungsquerschnitt
15: Ventilöffnungsquerschnitt
16: Ventileinlass
17: Ventilauslass
18: Ventilgehäusezwischenraum
19: Rohrstutzen
20: Rohranschluss
21: Ventilfeder
22: Kennlinienübergang
23: Durchlassöffnungen
24: Querkanäle

Claims

Elektrisch ansteuerbare Ventilbaugruppe, insbesondere für einen regelbaren Stoßdämpfer, mit einem Stellantrieb und einer vom Stellantrieb betätigbaren Ventilvorsteuerstufe in einem Ventilgehäuse, deren Vorsteuerventilkörper einen ersten und einen zweiten Ventilöffnungsquerschnitt innerhalb der Ventilvorsteuerstufe reziprok proportional zueinander zu verändern vermag, sowie mit einer Ventilhauptstufe, deren Hauptstufenventilkörper entgegen der Wirkung einer Feder vom Hauptstufenventilsitz abhebbar ist, sodass unter Umgehung der Ventilvorsteuerstufe im Ventilgehäuse ein direkter Durchlass zwischen einem Ventileinlass und einem Ventilauslass herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (1) variabel einstellbar ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlasses (1) mit zunehmend Öffnungshub des Hauptstufenventilkörpers (2) kontinuierlich erweiterbar ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (1) durch eine oder mehrere im Ventilgehäuse (3) angeordnete Öffnungen gebildet ist, deren Querschnitt vom Hauptstufenventilkörper (2) kontinuierlich freigebbar ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstufenventilkörper (2) durch eine im Ventilgehäuse (3) geführte Ventilplatte gebildet ist, die mit ihrem Außenrand in der Funktion einer Steuerkante hubabhängig den Querschnitt des Durchlasses (1) kontinuierlich freigibt oder verschließt.
Ventilbaugruppe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Wirkung der Feder (4) der Hauptstufenventilkörper (2) mit seiner Stirnfläche an dem stromaufwärts zum Durchlass (1) im Ventilgehäuse (3) angeordneten Hauptstufenventilsitz (5) flüssigkeitsdicht grundpositioniert ist.
Ventilbaugruppe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstufenventilkörper (2) im Ventilgehäuse (3) innenzentriert ist, wozu der Hauptstufenventilkörper (2) auf einem Zapfen (6) axialbeweglich angeordnet ist, der vorzugsweise ein Bestandteil eines in das Ventilgehäuse (3) eingepressten Vorsteuerventilsitzes (7) ist.
Ventilbaugruppe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstufenventilkörper (2) im Ventilgehäuse (3) radial gedichtet ist, wozu eine Radialdichtung (8) vorzugsweise mittels eines von der Feder (4) beaufschlagten Federtopfes (9) am Hauptstufenventilkörper (2) fixiert ist.
Ventilbaugruppe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerventilkörper (10) durch einen mit dem Stellantrieb (11) und einer Steuerscheibe (12) verbundenen Stößel (13) gebildet ist, wobei die Steuerscheibe (12) zur Variation des Vorsteuerventildurchflusses innerhalb der zwei Ventilöffnungsquerschnitte (14, 15) im Ventilgehäuse (3) kontinuierlich verstellbar ist.
Ventilbaugruppe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhauptstufe (2) in dem die Ventilvorsteuerstufe (10) aufnehmenden Ventilgehäuse (3) integriert ist.