DE102006049311A1

DE102006049311A1 - Baugruppe zur Erfassung einer Vertilstellung

Info

Publication number: DE102006049311A1
Application number: DE200610049311
Authority: DE
Inventors: Marcus Weser
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Eine Baugruppe (10) zur Erfassung einer Ventilstellung, insbesondere für ein hydraulisches Regelventil (12), hat einen beweglichen Ventilkolben (16), eine Codierung, die bei Verstellung des Ventilkolbens (16) eine Änderung eines Magnetfelds bewirkt, und einen Sensor (28), der auf die Änderung des Magnetfelds anspricht. Die Codierung ist ausschließlich durch einen Endabschnitt (18) des Ventilkolbens (16) gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe zur Erfassung einer Ventilstellung, insbesondere für ein hydraulisches Regelventil.
Aus der DE 29 32 658 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Ventilstellung in einem hydraulischen Wegeventil mit einem magnetisch betätigten Ventilschieber bekannt. Auf der dem Ventilschieber abgewandten Seite des magnetischen Antriebs ist an einem mit dem Magnetanker verbundenen Stab eine Codierung vorgesehen, die sich zusammen mit dem Anker (und damit auch dem Ventilschieber) bewegt. Der Codierung sind mehrere außerhalb des Hydraulikkreises vorgesehene Sensoren zugeordnet, die die Positionsänderung des Ventilschiebers erfassen.
Die DE 34 10 534 A1 beschreibt eine Baugruppe zur Erfassung der Ventilstellung in einem hydraulischen Ventil, bei der zu beiden Seiten eines als Ventilantrieb dienenden Hydraulikzylinders verlängerte hohle Kolbenstangen vorgesehen sind, in die als Codierung jeweils ein kegelförmiger Anker aus magnetisierbarem Material eingebracht ist. Die beiden Anker wirken mit je einem Sensor in Form einer Magnetspule zusammen, die die Verschiebung des Ankers und damit des Hydraulikkolbens im Hydraulikzylinder erfassen.
Beiden beschriebenen Anordnungen ist gemeinsam, daß die Codierung zur Erfassung der Ventilstellung vergleichsweise aufwendig in der Fertigung und damit teuer ist.
Demgegenüber schafft die Erfindung eine einfach aufgebaute und damit kostengünstige Baugruppe zur Erfassung einer Ventilstellung.
Erfindungsgemäß umfaßt eine Baugruppe zur Erfassung einer Ventilstellung, insbesondere für ein hydraulisches Regelventil, einen beweglichen Ventilkolben, eine Codierung, die bei Verstellung des Ventilkolbens eine Änderung eines Magnetfelds bewirkt, und einen Sensor, der auf die Änderung des Magnetfelds anspricht, wobei die Codierung ausschließlich durch einen Endabschnitt des Ventilkolbens gebildet ist. Anders als im Stand der Technik ist erfindungsgemäß die Codierung funktional nicht vom Ventilkolben getrennt. Somit sind keinerlei zusätzliche Bauteile vorgesehen, die Codierung wird allein durch eine ohnehin vorhandene Komponente des Ventils gebildet, die für die Funktion des Ventils nötig ist. Das Ventil muß nicht verändert werden, um die Codierung anzubringen, weshalb sich die erfindungsgemäße Baugruppe besonders kostengünstig realisieren läßt. Der Sensor ist dabei z.B. so angeordnet, daß er nur in einer von zwei möglichen Stellungen des Ventilkolbens vom Endabschnitt überdeckt wird.
Der Endabschnitt kann an einem Ventilschieber oder an einem Anker eines Ventilantriebs angeordnet sein. In beiden Fällen ist keine Modifikation des jeweiligen Bauteils nötig.
Der Ventilkolben ist vorzugsweise aus Metall, läßt sich also durch ein äußeres Magnetfeld magnetisieren.
Der Sensor weist gemäß einer Ausführungsform einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten, auf. Dieser erzeugt ein magnetisches Feld, das sich abhängig von der Stellung des Ventilkolbens (und somit des Endabschnitts relativ zum Sensor) ändert und vom Sensor erfaßt wird. Da der Magnet in den Sensor integriert ist, ist kein aufwendiger Schutzaufbau für den Magneten nötig.
Der Endabschnitt kann eine Rückstellfeder aufweisen, die üblicherweise Teil des Ventilantriebs ist und den Ventilkolben in eine Ausgangsstellung zurückstellt, wenn der Ventilantrieb deaktiviert wird. Die Feder umgibt insbesondere den Ventilkolben und verringert den Luftspalt zwischen diesem und dem Sensor.
Von Vorteil ist es, wenn die Rückstellfeder aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material ist, also besonders in einem komprimierten Zustand das vom Sensor erfaßte Magnetfeld verstärkt. Wird die Feder gedehnt, verringert sich auch das Magnetfeld.
Die Rückstellfeder kann sich an einem ersten Anschlag am Ventilkolben sowie einem zweiten Anschlag an einem Ventilgehäuse abstützen.
Vorzugsweise ist der zweite Anschlag aus Metall, insbesondere magnetisch. Da sich auch der Anschlag in unmittelbarer Nähe des Sensors befindet, verbessert sich durch einen magnetisierbaren Anschlag der magnetische Fluß.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor ein aktiver Sensor, insbesondere ein Hallsensor, ein magnetoresistiver Sensor oder ein GMR-Sensor. Unter einem aktiven Sensor ist in diesem Zusammenhang ein Sensor zu verstehen, der unter Energieverbrauch eine nicht elektrische Größe direkt in eine elektrische Größe (Strom, Spannung) umwandelt. Ein solcher aktiver Sensor zeichnet sich durch seine Kostengünstigkeit und zuverlässige Erfassung auch kleiner Magnetfeldänderungen aus. Ein Hallsensor hat zudem einen besonders attraktiven Preis.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:
1 eine Schnittansicht einer Baugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Stellung des Ventilkolbens;
2 eine Schnittansicht der Baugruppe aus 1 in einer zweiten Stellung des Ventilkolbens;
3 eine Schnittansicht einer Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in der zweiten Stellung des Ventilkolbens; und
4 eine Schnittansicht der Baugruppe aus 3 in der ersten Stellung des Ventilkolbens.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Baugruppe 10 zur Erfassung der Stellung eines hydraulischen Regelventils 12, das einen in einem Zylinder 14 angeordneten Ventilkolben 16 aus Metall aufweist. Die erfindungsgemäße Baugruppe 10 wird z.B. in einem System zur aktiven Fahrwerkstabilisierung eingesetzt, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Ventilkolben 16 kann als Ventilschieber, als Kolben eines Hydraulikzylinders oder als Anker eines magnetischen Ventilantriebs ausgebildet sein.
Der in der Figur rechte Endabschnitt 18 des Ventilkolbens 16 weist eine Rückstellfeder 20 auf, die den Ventilkolben 16 in diesem Bereich umgibt und sich an einem ersten Anschlag 22 am Ventilkolben 16 sowie einem zweiten Anschlag 24 abstützt, der durch ein Ventilgehäuse 26 (z.B. ein Aluminiumgehäuse einer hydrauli schen Steuereinheit) gebildet ist. Der Endabschnitt 18 dient als Codierung zur Erfassung der Kolbenstellung. Im Bereich des Endabschnitts 18 ist ein Sensor 28 im Ventilgehäuse 26 angeordnet, der auf eine bei Verstellung des Ventilkolbens 16 durch die Codierung bewirkte Änderung eines Magnetfelds anspricht. Insbesondere ist der Sensor 28 ein aktiver Sensor, z.B. ein Hallsensor, ein magnetoresistiver Sensor oder ein GMR-Sensor, und weist einen integrierten (Permanent-)Magneten 30 auf.
In der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Ventilkolbens 16 befindet sich der Endabschnitt 18 unmittelbar vor dem Sensor 28. Dadurch kann sich zwischen dem Sensor 28 und dem Endabschnitt 18 des metallischen Kolbens 16 ein geschlossener Magnetkreis M bilden, was vom Sensor 28 erfaßt wird. Durch die komprimierte Rückstellfeder 20, die den Luftspalt zwischen dem Ventilkolben 16 und dem Sensor 28 verringert, wird das vom Sensor 28 erfaßte Magnetfeld verstärkt, insbesondere wenn die Rückstellfeder 20 aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material ist.
Bewegt sich der Ventilkolben 16 in die in 2 gezeigte offene Stellung, so befindet sich der Endabschnitt 18 des Ventilkolbens 16 nicht mehr unmittelbar vor dem Sensor 28. Der Magnetkreis ist offen, was ebenfalls vom Sensor 28 erfaßt wird. Die Dehnung der Rückstellfeder 20 bewirkt eine noch weitere Abschwächung des magnetischen Felds.
Der Sensor 28 spricht folglich auf eine Codierung an, die ausschließlich durch den Endabschnitt 18 des Ventilkolbens 16 gebildet ist. Die Baugruppe 10 enthält somit nur die für die Funktion des Regelventils 12 benötigten Komponenten; eine Codierung in Form zusätzlicher Bauteile ist nicht nötig, was eine Kostenersparnis und eine vereinfachte Montage mit sich bringt. Auf einen Magneten im Inneren des Hydraulikkreislaufs kann verzichtet werden.
Die 3 und 4 zeigen eine Baugruppe 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei im folgenden gleiche oder funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen und nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen wird.
Anstatt am Ventilgehäuse 26 selbst stützt sich die Rückstellfeder 20 bei der Ausführungsform der 3 und 4 an einem separaten Anschlag 24' aus Metall ab, der insbesondere magnetisch ist. Dieser erhöht die Stabilität des Ventils 12 und verstärkt den Magnetkreis M in der geschlossenen Stellung (4).

Claims

Baugruppe zur Erfassung einer Ventilstellung, insbesondere für ein hydraulisches Regelventil (12), mit einem beweglichen Ventilkolben (16), einer Codierung, die bei Verstellung des Ventilkolbens (16) eine Änderung eines Magnetfelds bewirkt, und einem Sensor (28), der auf die Änderung des Magnetfelds anspricht, wobei die Codierung ausschließlich durch einen Endabschnitt (18) des Ventilkolbens (16) gebildet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (18) an einem Ventilschieber angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (18) an einem Anker eines Ventilantriebs angeordnet ist.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (16) aus Metall ist.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (28) einen Magneten (30), insbesondere einen Permanentmagneten, aufweist.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (18) eine Rückstellfeder (20) aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (20) aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material ist.
Baugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückstellfeder (20) an einem ersten Anschlag (22) am Ventilkolben (16) sowie einem zweiten Anschlag (24; 24') an einem Ventilgehäuse (26) abstützt.
Baugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlag (24') aus Metall, insbesondere magnetisch ist.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (28) ein aktiver Sensor, insbesondere ein Hall-Sensor, ein magnetoresistiver Sensor oder ein GMR-Sensor, ist.