DE102006055796A1

DE102006055796A1 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE102006055796A1
Application number: DE102006055796A
Authority: DE
Inventors: Walter Fleischer; Klaus Schudt; Guenther Krehl; Christof Ott
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-05-29
Also published as: CN101542174B; CN101542174A; KR101511073B1; KR20090088887A; JP5340162B2; US8854164B2; US20100127197A1; JP2010511133A; WO2008064940A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckregelventil (10). Dieses umfasst einen magnetischen Steller und ein Gehäuse (12). Im Gehäuse (12) ist ein Anker (24) aufgenommen, der in einem Polrohr (20) verfahrbar ist. Das Polrohr (20) ist von einer Magnetspule (16, 18) umschlossen. Der Anker (24) ist im Polrohr (20) in einer Folienstruktur (52, 54) gelagert.

Description

Stand der Technik
Bei modernen PKW-Automatikgetrieben werden hydraulisch betätigte Kupplungen zum Wechsel der Gänge eingesetzt. Damit die Schaltvorgänge in den Automatikgetrieben ruckfrei und für den Fahrer unmerklich ablaufen, ist es notwendig, den hydraulischen Druck an den Kupplungen entsprechend vorgegebener Druckrampen mit höchster Druckpräzision einzustellen. Zur Einstellung der erwähnten Druckrampen werden elektromagnetisch betätigte Druckregelventile verwendet. Die Druckregelventile sind im Allgemeinen in Sitzbauweise oder in Schieberkolbenbauweise ausgebildet. Das erforderliche Druckniveau wird über eine im Ventil integrierte Druckwaage erreicht, wobei die stromabhängig veränderliche Kraft des Elektromagneten mit der Hydraulikkraft auf dem Ventilsitz ins Gleichgewicht gebracht wird.
Um die erforderliche Druckpräzision zu erreichen, ist es notwendig, dass die durch den Spulenstrom veränderliche Magnetkraft entsprechend einer genauen Kennlinie verläuft. Mechanische Reibung innerhalb des Elektromagneten – insbesondere bei der Ankerlagerung – führt zu Hysterese in der Magnetkraft und damit zu Ungenauigkeiten beim Regeldruck.
Aus Kostengründen kommen heute für die oben genannten Anwendungen an PKW-Automatikgetrieben Elektromagnete zum Einsatz, bei denen das Bauteil zur radialen Einspeisung des magnetischen Flusses in den Anker (Magnetkern) und das Bauteil, welches den komplementären magnetischen Pol zum Magnetanker darstellt (Polkern) zu einem Bauteil zusammengefasst sind, welches als Polrohr bezeichnet wird. Um bei ei nem Polrohr einen magnetischen Kurzschluss zu vermeiden, wird zum Beispiel eine V-förmige Nut in dieses Bauteil eingebracht. Der dadurch reduzierte magnetische Eisenquerschnitt in der Nut geht schon bei niedrigen Spulenströmen in die Sättigung über und wirkt dadurch wie ein trennender Luftspalt. Idealerweise wird bei diesen Polrohrkonstruktionen der Anker direkt im Pohlrohr gelagert, so dass wenig Aufwand für zusätzliche Lagerbauteile zu betreiben ist. Außerdem lässt sich damit aufgrund der geringen Luftspalte ein hoher magnetischer Wirkungsgrad und damit eine hohe Magnetkraft erzielen.
Nachteilig bei dieser Ausführungsvariante der Lagerung ist jedoch der Umstand, dass relativ hohe magnetische Querkräfte entstehen, die zu erhöhter Reibung und damit für Hysterese und Druckungenauigkeiten führt. Um diesen Nachteil auszugleichen, werden bei bekannten Beispielen Beschichtungen eingesetzt, die reibungsmindernd wirken und die für eine magnetische Trennung im Nebenluftspalt zwischen Anker und Polrohr sorgen. Diese Schichten sind jedoch in der Regel teuer herzustellen weil sie ein Einzelteilehandling beim Beschichtungsprozess sowie gegebenenfalls eine mechanische Nachbearbeitung der Beschichtung zur Erzielung der notwendigen geometrischen Genauigkeiten erfordern. Außerdem erzielen die bisher eingesetzten Beschichtungen nicht den optimalen Reibwert, der zum Beispiel durch den Einsatz einer Teflonlagerung erzielt werden könnte.
US 2004/0085169 A1 bezieht sich auf einen elektromagnetischen Steller. Der elektromagnetische Steller umfasst einen Gleitabschnitt, d.h. einen Anker und einen Stator. Der Stator formt zusammen mit dem Gleitabschnitt, dem Anker einen magnetischen Kreis. Der Stator umfasst zur Aufnahme und Abstützung des Ankers einen Aufnahmeabschnitt, innerhalb dessen sich dieser hin- und herbewegen kann. Durch eine Spule wird eine Magnetkraft erzeugt zur Auslenkung des Ankers in eine der beiden Richtungen. Zur Herabsetzung der Reibung zwischen dem Stator und dem Gleitabschnitt wird die Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Ankers mit Nickelphosphat beschichtet, wobei der Phosphorgehalt sich in einem Bereich zwischen 5 und 15 Gew.-% bewegt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Lagerung eines Ankerteiles in einem Polrohr über eine dünne Folie darzustellen, die eine bisher eingesetzte Beschichtung ersetzt. Eine idealerweise als Glasfasergewebe ausgeführte Folie bildet eine Trägerstruktur, welche dem reibungsvermindernd wirkenden PTFE bzw. Teflonmaterial die notwendige mechanische Stabilität verleiht. Bevorzugt wird die dünne Folie als mattenförmiges Glasfasergewebe hergestellt, auf welches in einem Sinterprozess, um ein Beispiel zu nennen, beidseitig PTFE aufgebracht wird. Die beidseitig mit PTFE versehene Folie ist biegeschlaff und kann in eine Struktur wie zum Beispiel eine Hülse gerollt werden. Bei einer derartigen Vorformung eines Abschnittes der Folienmatte in eine hülsenförmige Konfiguration erfährt das Folienmaterial, beidseitig mit PTFE versehen eine anwendungsspezifische Formung.
Die Dicke des Glasfasergewebes wird in einem Bereich zwischen 30 μm bis 150 μm gewählt. Bei kleineren Dicken des Folienmaterials steigt die magnetische Querkraft zu stark an, bei größeren Dicken leidet der magnetische Wirkungsgrad.
In vorteilhafter Weise kann das Folienmaterial aus einem Bandmaterial streifenförmig vom Band geschnitten werden, in eine Hülse unter Ausbildung eines Stoßes der beiden offenen Enden vorgeformt werden. Anschließend lässt sich das hülsenförmig gebogene Folienmaterial im Polrohr vormontieren. Die Vorspannung, die die vorgeformte Hülse im Polrohr erfährt, ist zu deren Fixierung ausreichend. Dies bedeutet, dass keine weiteren Zusatzprozesse zur Fixierung der vorgeformten Hülse unter Ausbildung eines Stoßes im Polrohr notwendig sind, insbesondere keine Fügeoperationen der beiden offenen Enden, die entlang des Stoßes aneinander anliegen. Wird die Folie zum Beispiel in das Innere des Polrohrs eingelegt, so bildet die Folie nach Montage des Ankers eine trennende und reibungsmindernde Schicht zwischen dem Polrohr und der Mantelfläche des Ankers. Hierbei ist es unerheblich, ob der Anker auf der vorgeformten Folienstruktur gleitet oder ob Anker und Folie im Rahmen des vorhandenen Axialspiels relativ zum Polrohr gleiten. Dies gestattet eine besonders einfache und preiswerte Ausbildung einer reibungsarmen Ankerlagerung in einem Polrohr. Das Ausgangsmaterial des Folienmate rials nur geringste Dickentoleranzschwankungen aufweist, die jedoch bei einem Dickenbereich zwischen 30 μm und 150 μm zugelassen werden können, sind sehr gute Reibwerte erzielbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wir die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. Es zeigt:
1 einen perspektivisch wiedergegebenen Schnitt durch ein Druckregelventil und
2 eine perspektivische Darstellung des vorgeformten einen Stoß ausbildenden hülsenförmig gebogenen Folienmaterials.
Ausführungsformen
1 zeigt einen perspektivisch dargestellten Schnitt durch ein Druckregelventil.
Der Darstellung gemäß 1 ist entnehmbar, dass ein Druckregelventil 10, ein Gehäuse 12 umfasst, welches einen Steckeranschluss 14 aufweist. Der Steckeranschluss 14 dient zur elektrischen Kontaktierung einer Magnetspule 16, die in einen Spulenkörper 18 eingebettet, im Gehäuse 12 des Druckregelventils 10 aufgenommen ist. Im Gehäuse 12 des Druckregelventiles 10 befindet sich darüber hinaus ein Polrohr 20, an dessen Umfang eine als V-Nut ausgebildete Ausnehmung 22 ausgeführt ist. Durch diese Ausbildung wird der magnetische Fluss durch das Polrohr 20 beeinflusst. Das Polrohr 20 begrenzt einen Innenraum, in dem ein zylindrisch ausgebildeter Anker 24, dessen Ankerstirnfläche durch Bezugszeichen 26 bezeichnet ist, hin- und herbewegt werden kann, je nach Bestromung der Magnetspule 16. Der Anker 24 ist durch eine Feder 44 beaufschlagt, die sich unter Zwischenschaltung einer Hülse entweder am Polrohr 20 oder auch an einem Verschlussdeckel 28 abstützt, mit welchem das Gehäuse 12 des Druckregelventils 10 gemäß der Darstellung in 1 verschlossen ist.
Der Anker 24 ist innerhalb des Polrohrs 20 entsprechend eines Hubweges 46 in beide Richtungen axial bewegbar und beaufschlagt einen Stößel 32, an welchem ein Ventilteil 34 aufgenommen ist. Das Ventilteil 34 ist tellerförmig ausgeführt und wirkt mit einem Sitz, der einen Zulauf 38 eines Hydraulikteiles 36 begrenzt, zusammen. Im Hydraulikteil 36 verläuft darüber hinaus ein mit Bezugszeichen 40 bezeichneter Ablauf. Am Außenumfang des Hydraulikteiles 36 befindet sich ein in eine Nut eingelassener Dichtring 42.
Der Anker 24 gemäß der perspektivischen Darstellung in 1 weist an seiner Mantelfläche 50 eine Folie 52 auf, bei der es sich bevorzugt um ein Glasfasergewebe handelt, und das beidseitig mit PTFE versehen ist. Die eingesetzte Folie 52 wird als Zylinderhülse vorgebogen, sodass an den gegenüberliegenden Enden eine Stoßfuge entsteht, wobei jedoch an den Enden immer ein Spalt verbleibt. Die Ausbildung einer freiliegenden, d.h. einen Zwischenraum zwischen den stumpf aneinander gegenüberliegenden Enden ausbildenden Stoßfuge, verleiht der hülsenförmig vorgebogenen Folie eine Eigenspannung, so dass diese in einfacher Weise zum Beispiel im Polrohr 20 montiert und positioniert werden kann. Die Vorspannung der als vorgeformte Hülse ausgebildeten Folie 52 ist zusammen mit den axialen Anschlägen an Polrohr 20 und Gleitlager 30 zu deren Fixierung im Polrohr 20 ausreichend. Dies bedeutet, dass keine weiteren Zusatzprozesse wie zum Beispiel eine Fixierung der Hülse im Polrohr 20 erforderlich sind.
Nach Montage des Ankers 24 bildet die Folie 52 somit eine trennende und reibungsvermindernde Schicht zwischen dem Polrohr 20 und dem Anker 24. Hierbei ist es im Prinzip unerheblich, ob der Anker 24 auf der im Polrohr 20 aufgenommenen Folie 52 gleitet oder ob der Anker 24 und die Folie 52 im Rahmen des vorhandenen Axialspiels zwischen Anker 24 und Polrohr 20 im Pohlrohr 20 in Axialrichtung zu gleiten vermögen.
Die Folie 52, bei der bevorzugt Glasfasergewebe als Trägermaterial zur Bereitstellung einer mechanischen Stabilität eingesetzt wird, ist an seiner Außenfläche, d.h. an der dem Polrohr 20 zuweisenden Fläche wie auch an seiner Innenmantelfläche, d.h. der Mantelfläche des Ankers 24 zuweisenden Fläche, mit PTFE versehen.
Der Darstellung gemäß 2 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Folie zu entnehmen.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass die Folie 52 in Hülsenform 64 vorgebogen ist. Entlang einer sich über die Axiallänge 70 der Hülsenform 64 erstreckenden Länge, verläuft eine durch Bezugszeichen 58 bezeichnete Stoßfuge. An der Stoßfuge 58 liegen die beiden Enden des bevorzugt aus einem Bandmaterial abgetrennten Materials der Folie 52 aneinander gegenüber, wobei zwischen beiden Enden ein Abstand verbleibt. Die Hülsenform 64 verleiht dem Material der Folie 52, welches als Trägermaterial für das PTFE-Material 54 dient, eine für die Montage und Positionierung wichtige Vorspannung. Bevorzugt liegt die Dicke des Materials der Folie 52 in einem Bereich zwischen 30 μm und 150 μm. Die Dicke des Materials der Folie 52 ist durch Bezugszeichen 56 angedeutet. Die Hülsenform 64 weist eine erste offene Stirnseite 60 sowie eine zweite offene Stirnseite 62 auf.
Wird als Trägermaterial für die Folie 52 Glasfasergewebe verwendet, so kann dieses kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere zeichnet sich das eingesetzte Folienmaterial durch nur geringe Dickentoleranzschwankungen aus. Die Folie 52 in Hülsenform 64 lässt sich aufgrund der Vorspannung und aufgrund der verbleibenden Stoßfuge 58 leicht montieren und liefert hervorragende Reibeigenschaften, d.h. die Reibung zwischen der Mantelfläche 50 des Ankers 24 und der Innenumfangsfläche des Polrohrs 20 kann entscheidend herabgesetzt werden.
Darüber hinaus bietet die Lagerung des Ankers 24 im Polrohr 20 mittels der Folie 52 und die Ausbildung der Hülsenform 64 den Vorteil, dass die Folie 52 als Streifen von einem bandförmigen Material geschnitten werden kann und äußerst einfach in die Hülsenform 64 unter Ausbildung des Stoßes 58 vorgeformt wird. Dieses Vorformbauteil, welches die Hülsenform 64 aufweist, lässt sich sehr einfach und mit wenigen Montageschritten im Polrohr 20, d.h. an dessen Innenmantelfläche 48 montieren und positionieren.

Claims

Druckregelventil (10) mit einem magnetischen Steller und einem Gehäuse (12), in dem ein Anker (24) in einem Polrohr (20) verfahrbar aufgenommen ist, wobei das Polrohr (20) von einer Magnetspule (16, 18) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (24) im Polrohr (20) in einer Folienstruktur (52, 54) gelagert ist.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstruktur (52, 54) an der Mantelfläche (50) des Ankers (24) aufgenommen ist und in Hülsenform (64) ausgeführt ist.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstruktur (52, 54) an einer Innenmantelfläche (48) des Polrohrs (20) aufgenommen ist und in Hülsenform (64) ausgeführt ist.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstruktur (52, 54) in Hülsenform (64) geformt ist und eine Stoßfuge (58) aufweist.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstruktur (52, 54) in Hülsenform (64) zumindest an ihrer Außenmantelfläche (68) ein reibungsverminderndes PTFE-Material (54) aufweist.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstruktur (52, 54) an ihrer Außenmantelfläche (68) und ihrer Innenmantelfläche (66) mit reibungsverminderndem PTFE-Material (54) beschichtet ist.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (56) der Folienstruktur (52, 54) im Bereich zwischen 20 μm und 200 μm, bevorzugt zwischen 30 μm und 150 μm liegt.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Folie (52) bevorzugt Glasfasergewebe ist, welches dem PTFE-Material (54) die mechanische Stabilität verleiht.
Druckregelventil (10) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstruktur (52, 54) in Hülsenform (64) entweder an einer Innenmantelfläche (48) des Polrohrs (20) oder an einer Außenmantelfläche (50) des Ankers (24) montiert wird und in ihrer Montageposition fixiert ist.
Druckregelventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrohr (20) eine Ausnehmung (22) aufweist, die eine Engstelle zur magnetischen Trennung darstellt, die bei niedrigen Spulenströmen der Magnetspule (16, 18) in Sättigung übergeht.