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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil zur Steuerung eines
Hydrauliksystems mit einer durch einen elektrischen Leiter gebildeten
Spule und einem zumindest teilweise innerhalb der Spule angeordneten
Anker, der mit einem Ventilglied zum Öffnen und Verschließen einer
Durchflussöffnung des
Magnetventils in Verbindung steht.
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Magnetventile
sind in vielen Fällen
ein wesentlicher Bestandteil von Hydrauliksystemen. Durch eine Bestromung
des elektrischen Leiters wird ein Magnetfeld erzeugt, das auf den
Anker wirkt und eine Kraft auf ihn ausübt, wodurch dieser bewegt wird. Durch
die Verbindung von Anker und Ventilglied wird auch das Ventilglied
entsprechend bewegt, wodurch ein Hydraulikölfluss durch die Durchflussöffnung gesteuert
werden kann. Bei vielen Anwendungen ist die Reaktionszeit, d. h.
die Zeit, die zwischen einem Aktivierungssignal und einer Reaktion
des Hydrauliksystems verstreicht, von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise
werden in der Kraftfahrzeugtechnik oftmals Kupplungen durch Hydrauliksysteme
angesteuert. Das Fahrverhalten eines Fahrzeugs hängt von der Stelldynamik der
Kupplung – und
damit von der Reaktionsgeschwindigkeit des die Kupplung ansteuernden
Hydrauliksystems – ab.
Um das Fahrverhalten des Fahrzeugs auch in kritischen Situationen zuverlässig beeinflussen
zu können,
sind schnell und präzise
reagierende Magnetventile der eingangs beschriebenen Art erforderlich.
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Eine
bestimmte Klasse von Magnetventilen weist einen mit Hydrauliköl gefüllten Ventilraum
auf, in dem der Anker angeordnet ist und der in Fluidverbindung
mit dem Hydrauliksystem steht, so dass der Anker im Hyd rauliköl des Hydrauliksystems
bewegbar gelagert ist. Bei dieser Art von Magnetventilen mit einem
in Hydrauliköl „schwimmenden” Anker
wird das Hydrauliköl
bei jedem Schaltvorgang in dem Ventilraum durch den Anker verdrängt. Mit
anderen Worten bewegt sich der Anker in dem Öl, wodurch eine Strömungsbewegung
des Hydrauliköls
erzeugt wird. Der dem Anker entgegenwirkende Strömungswiderstand des Hydrauliköls hängt unter
anderem von dessen Viskosität
ab. Bei einer hohen Viskosität
des Hydrauliköls
wird die Bewegung des Ankers bei einer Aktivierung des Magnetventils
stärker
gebremst als bei einer niedrigen Viskosität des Hydrauliköls. Eine hohe
Viskosität
des Hydrauliköl
führt somit
zu einer Verschlechterung der Schaltdynamik des Magnetventils und
damit des gesamten Hydrauliksystems. Derartige Situationen treten
insbesondere dann auf, wenn das Hydrauliköl kalt ist, beispielsweise
bei Inbetriebnahme eines Kraftfahrzeugs.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Magnetventil zu schaffen,
das stets zuverlässig
funktioniert und das in allen Betriebszuständen eine hohe Schaltdynamik
aufweist. Das Magnetventil soll zudem kostengünstig herzustellen sein.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch ein Magnetventil mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Insbesondere ist die Spule des Magnetventils derart angeordnet,
dass zum Senken der Viskosität
des Hydrauliköls
eine durch einen Stromfluss erzeugte Erwärmung der Spule eine Erwärmung des
Hydrauliköls
in dem Ventilraum bewirkt.
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Mit
anderen Worten wird die zur Ansteuerung des Ankers vorgesehene Spule
gleichzeitig zur Erwärmung
des Hydrauliköls
genutzt, um dessen Viskosität
gering zu halten und damit stets eine hohe Stelldynamik des Magnetventils
zu gewährleisten. Die
Erwärmung
erfolgt dabei durch den ohmschen Widerstand der Spule. Die erzeugte
Wärme wird durch
eine geeignete räumliche
Anordnung der Spule an das in dem Ventilraum angeordnete Hydrauliköl abgegeben.
Insbesondere ist die Spule in räumlicher Nähe zu dem
Ventilraum angeordnet, um die Übertragung
von Wärme
von der Spule auf das im Ventilraum angeordnete Hydrauliköl zu verbessern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Magnetventils
bilden eine der Spule zugewandte Seitenwand des Ventilraums und
eine Stirnwand des Ventilraums ein öldichtes Gehäuse, das
insbesondere einstückig
ausgeführt
ist. Somit ist der Ventilraum im Wesentlichen „einseitig geschlossen”. Beispielsweise
ist der Ventilraum nur auf der dem Ventilglied – und damit der Durchflussöffnung – zugewandten
Seite geöffnet.
Ein Durchfluss von Hydrauliköl
durch den Ventilraum ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgesehen,
wobei unter „Durchfluss” ein Eintritt
des Hydrauliköls
auf einer Seite des Ventilraums und ein Austritt des Hydrauliköls auf einer
anderen Seite des Ventilraums zu verstehen ist.
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Insbesondere
ist die Durchflussöffnung
auf der von der Stirnwand abgewandten Seite des Ventilraums angeordnet.
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Das
Gehäuse
kann beispielsweise durch eine becherförmige Hülse gebildet sein, die kostengünstig herzustellen
ist.
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Um
den Fluss von Hydrauliköl
zwischen dem Anker und den Seitenwänden des Ventilraums zu erleichtern,
können
an dem Anker Ausnehmungen vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ können auch an
dem Ventilglied Ausnehmungen vorgesehen sein, um den Fluss von Hydrauliköl zwischen
dem Ventilglied und Seitenwänden
des Ventilraums und/oder zwischen dem Ventilglied und einem das
Ventilglied lagernden Ventilglied sitz zu erleichtern. Derartige Ausnehmungen
erleichtern das „Vorbeiströmen” des Hydrauliköls an den
genannten Komponenten, wodurch letztlich der zu überwindende Strömungswiderstand
des Hydrauliköls
sinkt. Dies wirkt sich verbessernd auf die Schaltdynamik des Magnetventils
aus. Je größer die
Ausnehmungen ausgebildet sind, desto höher muss jedoch die Spannung
zur Ansteuerung des Magnetventils gewählt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des Magnetventils ist dieses in oder an einem Verteilergetriebe
oder einer Allradkupplung eines Fahrzeugs angeordnet. Verteilergetriebe
und Allradkupplungen können
große
Auswirkungen auf die Fahrdynamik eines Fahrzeugs haben, so dass
deren präzise
und vor allem schnelle Ansteuerung von großer Bedeutung ist, insbesondere
im Hinblick auf die Kompatibilität mit
Fahrdynamikregelsystemen (ABS/ESP).
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Es
kann weiterhin vorgesehen sein, dass dem Magnetventil eine Steuereinheit
zugeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, das Magnetventil gemäß einer
der nachstehend erläuterten
Ausführungsformen eines
Steuerungsverfahrens zu steuern.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung eines Magnetventils
für ein
Hydrauliksystem, wobei das Magnetventil eine durch einen elektrischen
Leiter gebildete Spule und einen zumindest teilweise innerhalb der
Spule angeordneten Anker umfasst, der in einem Hydrauliköl des Hydrauliksystems
bewegbar gelagert ist. Das Magnetventil ist durch eine Bestromung
der Spule aktivierbar.
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Bei
der Steuerung solcher Magnetventile besteht das vorstehend bereits
beschriebene Problem, dass die Stelldynamik des Magnetventils in
kritischer Weise von der Viskosität des Hydrauliköls abhängt.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines
Magnetventils der vorstehend genannten Art zu schaffen, welches
eine zuverlässige
und präzise
Steuerung ermöglicht.
Vor allem soll das Verfahren stets eine hohe Stelldynamik des Magnetventils
gewährleisten.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
9 oder des Anspruchs 10 gelöst.
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Gemäß der ersten
Variante der Lösung
des Problems wird die Spule auch in Betriebszuständen bestromt, in denen eine
Aktivierung des Magnetventils zur Steuerung des Hydrauliksystems
nicht erforderlich ist, um das Hydrauliköl zumindest lokal zur Verringerung
seiner Viskosität
zu erwärmen.
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Dass
heißt
auch in Zuständen,
in denen normalerweise zur Einsparung von Energie auf eine Bestromung
des Magnetventils verzichtet wird, soll eine solche Bestromung bewusst
durchgeführt
werden, um zumindest im Bereich des Ankers das ihn umgebende Hydrauliköl zu erwärmen und
dadurch dessen Viskosität
zu senken. Wie mehrfach erläutert,
führt dies
zu einer Erhöhung
der Stelldynamik des Magnetventils.
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Die
zweite Variante der Lösung
des Problems sieht vor, dass die Spule in Betriebszuständen, in
denen das Magnetventil aktiviert ist, zumindest zeitweise gezielt
mit einer Arbeitsbestromung beaufschlagt wird, die größer als
eine zur Überwindung oder
Kompensierung des Hydraulikdrucks des Hydrauliköls notwendige Minimalbestromung
des Magnetventils ist, um das Hydrauliköl zumindest lokal zur Verringerung
seiner Viskosität
zu erwärmen.
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Die
Aktivierung des Magnetventils erfolgt somit nicht lediglich mit
der Bestromung, die notwendig ist, um eine Durchlassöffnung des
Magnetventils gegen den im Hydrauliksystem herrschenden Druck zu öffnen bzw.
zu schließen.
Im Gegensatz dazu ist zumindest zeitweise bewusst eine höhere Bestromung (Arbeitsbestromung)
vorgesehen, um zusätzliche Wärme zu erzeugen,
wodurch die Viskosität
des Hydrauliköls
verringert bzw. gering gehalten wird.
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Beide
Verfahren lassen sich auf einfache Weise in bekannte Verfahren zur
Steuerung eines Magnetventils integrieren und führen auch unabhängig voneinander
zu einer Stelldynamikverbesserung des Magnetventils. Mit anderen
Worten kann durch die überraschend
einfachen aber dennoch effizienten erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren eine
deutliche Verbesserung der Leistungsparameter eines Magnetventils
erreicht werden, ohne dass umfangreiche konstruktive Änderungen
des Magnetventils oder konzeptionelle Anpassungen des Verfahrens
zu seiner Steuerung notwendig sind.
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Die
beiden Lösungsvarianten
können
auch beliebig kombiniert werden, wenn der jeweilige Anwendungsfall
dies erforderlich macht. Durch ein „kombiniertes” Steuerungsverfahren
kann einer Vielzahl von Zuständen
des Hydrauliksystems Rechnung getragen werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens wird das Magnetventil durch die Aktivierung geschlossen,
d. h. der Durchtritt von Hydrauliköl durch die Durchlassöffnung wird
unterbrochen. So kann zum Beispiel eine „Fail-Safe”-Funktion bereitgestellt werden,
da das Ventil bei einem Abfall der Bestromung während einer Störung automatisch
geöffnet wird,
wodurch der Hydraulikdruck im Hydrauliksystem abgebaut wird.
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Insbesondere
ist die Arbeitsbestromung eine Bestromung der Spule mit einer vorbestimmten
elektrischen Leistung, beispielsweise mit einer technisch/konstruktiv
maximal möglichen
Bestromung.
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Die
Arbeitsbestromung kann eine Funktion der Minimalbestromung sein.
Dabei sind unterschiedliche – lineare
oder nicht-lineare – Zusammenhänge zwischen
der Minimalbestromung und der Arbeitsbestromung möglich. Denkbar
ist unter anderem ein fester Offset-Wert, der auf die Minimalbestromung
aufgeschlagen wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, gerade
in einem niedrigen Minimalbestromungsbereich eine besonders große Arbeitsbestromung
vorzusehen, um eine ausreichende Heizleistung bereitstellen zu können. In
hohen Minimalbestromungsbereichen, d. h. bei Bestromungen, die zur Überwindung
eines hohen Hydraulikdrucks in dem Hydrauliksystem notwendig sind,
kann die Arbeitsbestromung lediglich geringfügig höher ausfallen als die Minimalbestromung.
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Eine
weitere Flexibilisierung des Verfahrens wird dadurch erreicht, dass
die Arbeitsbestromung zu vorbestimmten Zeitpunkten, insbesondere
regelmäßig, und/oder
auf Anforderung durch ein Aktivierungssignal erfolgt. Beispielswiese
ist es möglich,
in regelmäßigen Intervallen
eine Beaufschlagung mit einer Arbeitsbestromung vorzusehen, wobei
die Intervalle unabhängig
von dem jeweils vorliegenden Betriebszustand sind. Bei dieser Variante
muss sichergestellt sein, dass durch die Bestromung keine unerwünschten
Betriebszustände
geschaffen werden, die sich nachteilig auf die Steuerung des Hydrauliksystems
auswirken, d. h. dass dadurch beispielsweise keine ungewollte Aktivierung
einer Kupplung erfolgt. Um diese Problematik zu umgehen, kann die
genannte Art der Bestromung auch auf Anforderung hin durchgeführt werden.
Die Anforderung kann durch ein Signal eines Sensors ausgelöst werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Anforderung nur nach einer Zulässigkeitsprüfung zur
Vermeidung unerwünschter
Fahrzustände
von der Steuereinheit ausgegeben wird.
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Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf vorteilhafte
Ausführungsformen
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Magnetventils,
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2a und 2b verschiedene
Ausführungsformen
eines Querschnitts eines Ankers des Magnetventils,
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3a und 3b Bestromungsmuster
der Spule des Magnetventils gemäß verschiedener
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
ein Magnetventil 10, das den Durchfluss von Hydrauliköl eines
Hydrauliksystems durch eine Durchlassöffnung 12 steuert.
Das Hydrauliksystem kann beispielsweise einem Verteilergetriebe
eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) zugeordnet sein. Derartige
Verteilergetriebe dienen der selektiven Verteilung eines Antriebsmoments
auf die Achsen des Fahrzeugs. Bei einer solchen Anwendung kann das
Magnetventil 10 beispielsweise als Ablassventil genutzt
werden, das nur aktiviert wird – d.
h. in der dargestellten Ausführungsform
geschlossen wird -, wenn beide Achsen des Kraftfahrzeugs mit Antriebsdrehmoment
versorgt werden sollen. Ansons ten wird das Ventil 10 nicht
aktiviert, da das Hydrauliksystem nicht zur Aktuierung einer Kupplung
des Verteilergetriebes benötigt
wird.
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In
dem dargestellten geöffneten
Zustand des Magnetventils 10 kann das Hydrauliköl von rechts nach
links durch die Durchlassöffnung 12 fließen und beispielsweise
einem Sumpf (nicht gezeigt) zugeführt werden. Weitere Details
des Hydrauliksystems sind nicht dargestellt, da sie für das Verständnis des Magnetventils 10 nicht
von zentraler Bedeutung sind.
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Bei
einer aktiven Verteilung des Drehmoments auf die Achsen des Fahrzeugs
ist das Magnetventil 10 – wie bereits erwähnt – geschlossen
und das Hydrauliksystem kann wie gewünscht zur Steuerung des Verteilergetriebes
bzw. der ihm zugeordneten Kupplung genutzt werden. In bestimmten
Fahrsituationen besteht jedoch die Notwendigkeit, dass die Verteilung
von Drehmoment schnell unterbrochen wird, beispielsweise wenn ABS/ESP-Eingriffe zur Steuerung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs notwendig sind. Um ein rasches
Abfließen
des Hydrauliköls durch
das Magnetventil 10 zu gewährleisten, ist eine hohe Stelldynamik
des Magnetventils 10 erforderlich. Bei den genannten ABS/ESP-Eingriffen
sind typischerweise Zeiten für
den Abbau des Hydraulikdrucks in dem Hydrauliksystem von maximal
150 ms gefordert. Solche hohen Anforderungen haben zur Folge, dass
auch die Geschwindigkeit, mit der das Magnetventil 10 auf
ein elektrisches Schaltsignal reagiert, von großer Bedeutung für die Reaktionszeit des
Hydrauliksystems als Ganzes ist.
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Das
Magnetventil 10 weist eine Spule 14 auf, die auf
einen Spulenträger 16 gewickelt
ist und die über
eine Kabelverbindung 18 mit einem nicht gezeigten Steuergerät verbunden
ist. Das Steuergerät kann
die Spule 14 selektiv bestromen, um ein Magnetfeld zu erzeugen,
das auf einen Anker 20 wirkt. Der Anker 20 ist
zumindest teilweise im Inneren der Spule 14 angeordnet.
Er besteht zumindest teilweise aus magnetischem Material.
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Wenn
durch die Spule 14 ein Magnetfeld erzeugt wird, so wirkt
dieses mit der Magnetisierung des Ankers 20 zusammen und
drückt
den Anker 20 nach rechts. Dadurch wird auch ein mit dem
Anker 20 in Verbindung stehendes Ventilglied 22 nach
rechts verschoben. Das Ventilglied 22 weist ein Kugelelement 24 auf,
das durch die Bewegung des Ventilglieds 22 in einen entsprechend
geformten Ventilsitz 26 der Durchlassöffnung 12 gedrückt wird,
um die Durchlassöffnung 12 zu
verschließen.
Das Ventilglied 22, das sich im Wesentlichen aus einer
Stange 28 und einem das Kugelelement 24 aufweisenden
Ventilkörper 30 zusammensetzt,
wird durch einen zweiteilig ausgebildeten Ventilgliedsitz 32 gelagert.
Ein ankerseitiges Bauteil 34 des Ventilsitzes 32 dient
zur Führung
der Stange 28, während
ein durchlassöffnungsseitiges
Bauteil 36 des Ventilsitzes 32 zur Führung des
Ventilkörpers 30 vorgesehen
ist.
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Die
Komponenten des Ventilgliedsitzes 32 und die entsprechenden
Komponenten des Ventilglieds 22 bilden keine hydrauliköldichte
Verbindung, so dass Hydrauliköl
zwischen dem Ventilglied 22 und dem Ventilgliedsitz 32 von
der Durchlassöffnung 12 zu
dem Anker 20 vorzudringen vermag.
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Der
Anker 20 ist in einem Ventilraum 37 angeordnet,
der von einer Hülse 38 umgeben
ist, die wiederum öldicht
mit dem ankerseitigen Bauteil 34 des Ventilgliedsitzes 32 verbunden
ist. Der Ventilgliedsitz 32 ist in nicht gezeigter Form öldicht mit
dem Hydrauliksystem verbunden, so dass das Hydrauliksystem an sich
geschlossen ist. Zwischen der Hülse 38 und
dem Anker 20 ist ein dünner
Ringraum 39 ausgebildet. Dieser ermöglicht es dem Hydrauliköl, von einer
Seite des Ankers 20 zur anderen zu strömen.
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Der
Anker 20 ist somit von Hydrauliköl umgeben („schwimmender Anker”).
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Zwischen
der Spule 14 und dem Anker 20 besteht lediglich
ein geringer Abstand. Zum einen wird dadurch eine kompakte Bauweise
erreicht, zum anderen kann die Spule 14 kleiner dimensioniert
werden, da lediglich schwächere
Magnetfelder zur Bewegung des Ankers 20 erzeugt werden
müssen. Durch
die Tatsache, dass der Anker 20 in Öl „schwimmt” wird er gleichzeitig geschmiert,
d. h. die mechanische Reibung zwischen der Hülse 38 und dem Anker 20 wird
gering gehalten.
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Aufgrund
des lediglich sehr dünn
ausgeführten
Ringraums 39 zwischen dem Anker 20 und der Hülse 38 kann
nur schwer Hydrauliköl
von einer Seite des Ankers 20 zur anderen transportiert
werden. Dies beeinträchtigt
die Bewegung des Ankers 20, da er bei einer Schaltbewegung
Hydrauliköl
verdrängen
muss.
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Geht
man beispielsweise von einer geschlossenen Ventilstellung aus (in 1 ist
eine offene Ventilstellung gezeigt), so wird bei einer Unterbrechung
der Bestromung der Spule 14 der Anker 20 durch
den auf das Ventilglied 22 wirkenden Hydraulikdruck nach
links gedrückt.
Dabei muss das in einem Raum 41 zwischen einer Stirnwand 40 der
Hülse 38 und
dem Anker 20 angeordnete Öl an dem Anker 20 vorbei
nach rechts transportiert werden. Der Strömungswiderstand des Öls bremst
aufgrund des verhältnismäßig kleinen
Querschnitts des Ringraums 39 die Bewegung des Ankers 20 und
beeinträchtigt damit
die Stelldynamik des Magnetventils 10. Das genannte Problem
tritt insbesondere dann auf, wenn das Hydrauliköl kalt ist und daher eine hohe
Viskosität
aufweist.
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Eine
Lösung
des Problems besteht darin, an dem Anker 20 Ausnehmungen
vorzusehen, entlang deren das Hydrauliköl strömen kann. Derartige Ausnehmungen
sind in den 2a (Nuten 42) und 2b (Abflachungen 44)
beispielhaft anhand verschiedener Anker- bzw. Gehäusequerschnitte
(rund bzw. quadratisch) gezeigt. In diesem Zusammenhang ist darauf
hinzuweisen, dass verschiedene Arten von Ausnehmungen kombiniert
werden können. Auch
die Anzahl und die Querschnitte der Ausnehmungen sind frei wählbar. Vorstehende
Ausführungen
gelten in analoger Form auch für
Ausnehmungen, die an den Komponenten des Ventilglieds 22 ausgebildet
sein können,
um den Fluss von Hydrauliköl
zu erleichtern. Zudem ist darauf hinzuweisen, dass alternativ oder
zusätzlich
entsprechende Ausnehmungen auch an der Hülse 38 bzw. den Komponenten
des Ventilgliedsitzes 32 ausgebildet sein können.
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Das
Vorsehen von Ausnehmungen reduziert durch die Entfernung von Material
allerdings das magnetische Moment des Ankers 20, wodurch
die von dem Magnetventil 10 maximal erzeugbare Kraft zum Schließen der
Durchlassöffnung 12 verringert
wird bzw. zur Beibehaltung der Schließkraft eine höhere Schaltspannung
erforderlich ist. Mit anderen Worten führen Ausnehmungen, die hinreichend
groß ausgestaltet
sind, um auch in „kalten” Betriebszuständen des
Hydrauliksystems zufrieden stellende Dynamikeigenschaften des Magnetventils 10 sicher
zu stellen, zu einer Reduktion der maximalen Haltekraft des Magnetventils 10 bei
vorgegebener Schaltspannung.
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Daher
weist das Magnetventil 10 zwar Ausnehmungen auf, wie sie
beispielhaft anhand der 2a und 2b beschrieben
wurden, allerdings sind diese relativ klein gehalten.
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Um
eine hohe Stelldynamik des Magnetventils 10 zu erzielen,
ohne dessen maximale Haltekraft übermäßig zu verringern,
ist die Spule 14 derart angeordnet, dass sie auf geeignete
Weise zur Erwärmung
des Hydrauliköls
zumindest in den Bereich des Ankers 20 beiträgt. Außerdem wird
auch eine Erwärmung
des Hydrauliköls
im Bereich des Ventilgliedsitzes 32 erreicht. Zu diesem
Zweck ist die Spule 14 zum einen in räumlicher Nähe zu den vorgenannten Komponenten
angeordnet, zum anderen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn
die genannten Komponenten eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Dadurch
kann die bei Bestromung der Spule 14 durch deren ohmschen
Widerstand erzeugte Wärme an
die Hülse 38 bzw.
die Komponenten des Ventilgliedsitzes 32 abgegeben werden,
um das Hydrauliköl
zu erwärmen
und dadurch dessen Viskosität
zu senken.
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Um
die Erwärmung
des Hydrauliköls
effizienter zu gestalten und stets eine hohe Stelldynamik des Magnetventils 10 sicher
zu stellen, wird die Spule 14 bestromt, auch wenn es aus
fahrdynamischer Sicht eigentlich nicht erforderlich ist, das Hydrauliksystem unter
Druck zu halten und die Durchlassöffnung 12 zu verschließen. Dabei
kann die Bestromung der Spule 14 so stark gewählt werden,
dass die Durchlassöffnung 12 verschlossen
wird, obwohl dies eigentlich für
die Steuerung des Verteilergetriebes nicht notwendig ist, wenn das
Verschließen
der Durchlassöffnung 12 keinen
nachteiligen Einfluss auf die Funktionsweise des Verteilergetriebes
hat. Muss die Durchlassöffnung 12 hingegen
geöffnet
sein, so kann trotzdem eine Bestromung der Spule 14 erfolgen,
die geringer ist als eine Grenzbestromung, die zur Aktivierung des
Magnetventils 10 notwendig ist. In diesem Fall ist gewährleistet,
dass einerseits das von der Spule 14 erzeugt Magnetfeld
nicht ausreicht, um den Anker 20 zu bewegen, andererseits
aber zumindest eine geringe Erwärmung
des Hydrauliköls erfolgt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann eine Bestromung der Spule 14 vorgesehen sein, die
stärker
als die Minimalbestromung zum Verschließen der Durchlassöffnung 12 ist.
Das Ventilglied 22 wird dann stärker gegen den Ventilsitz 26 gedrückt, als
es aufgrund des Hydraulikdrucks im Hydrauliksystem notwendig ist.
Die ”überschüssige” Bestromung
dient in der vorstehend beschriebenen Weise zur Erwärmung des Hydrauliköls im Bereich
des Magnetventils 10.
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3a und 3b zeigen
anhand von beispielhaften Strom-Zeit-Diagrammen (I(t)-Diagramme)
unterschiedliche Varianten, wie die Spule 14 bestromt werden
kann, um das Hydrauliköl
zu erwärmen.
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Die
Intervalle A und A' in 3a symbolisieren
Zeiträume,
während
derer das Magnetventil 10 ein Steuersignal empfängt, das
es anweist, die Durchlassöffnung 12 zu
schließen,
um eine Steuerung des Verteilergetriebes zu ermöglichen. Die Spule 14 wird
dazu mit der Stromstärke
I1 beaufschlagt. Das Intervall B stellt eine zusätzliche Bestromung der Spule 14 mit
der Stromstärke
I1 dar, die durch das Steuergerät
vorgenommen wird, um das Hydrauliköl zu erwärmen. Das Zeitintervall B' stellt eine andere Art
der Bestromung dar, die stärker
ist als die in den Intervallen A, A', B, die im Gegenzug aber kürzer ausfällt. Es
versteht sich, dass die Stromstärke
I1 kein konstanter Wert sein muss, sondern selbst eine Funktion
der Zeit t sein kann, insbesondere wenn die Bestromung der Spule 14 von
dem Hydraulikdruck in dem Hydrauliksystem abhängt (z. B. Minimalbestromung).
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Es
kann vorgesehen sein, solche „Erwärmungsimpulse” in regelmäßigen Abständen durchzuführen. Alternativ
oder zusätzlich
können
auch andere Daten einfließen,
um eine „Erwärmungsbestromung” der Spule 14 auszulösen. Beispielsweise
können
solche Daten Temperaturwerte sein, die durch Hydrauliköltemperatursensoren,
Außentemperatursensoren
oder ähnliche
Sensoren bereitgestellt werden. Auch ein Öffnen der Fahrzeugtür, ein Zündung-EIN-Signal
oder Motor-EIN-Signal können
eine Anforderung für
eine „Erwärmungsbestromung” auslösen. Die
genannten und/oder andere Signale können in geeigneter Weise kombiniert
werden, um die Stelldynamik des Magnetventils in einem gewünschten
Bereich zu halten.
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3b zeigt
beispielhaft, wie die Bestromung in Abhängigkeit von dem im Hydrauliksystem herrschenden
Druck variiert werden kann, um zusätzlich eine Hydraulikölerwärmung im
Bereich des Magnetventils 10 zu erzeugen. Gezeigt ist eine
Minimalbestromung MB, die die minimale Stromstärke I angibt, die notwendig
ist, um das Magnetventil 10 gegen den Hydraulikdruck zu
schließen
bzw. geschlossen zu halten. Die Kurve AB zeigt eine Arbeitsbestromung,
die um einen konstanten Offset-Betrag O größer ist als die Minimalbestromung
MB, um eine stärkere
Erwärmung
des Hydrauliköls
zu erzeugen als es durch den „normalen” Betrieb
des Magnetventils 10 alleine möglich wäre. Ein nicht-linearer Zusammenhang
zwischen der Arbeitsbestromung und der Minimalbestromung MB ist
anhand der Kurve AB' gezeigt.
Die Differenz zwischen der Arbeitsbestromung AB' und der Minimalbestromung MB ist für geringe Werte
der Minimalbestromung MB größer als
für große Minimalbestromungswerte.
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Die
Arbeitsbestromungen AB, AB' der 3b stellen
nur beispielhafte funktionale Abhängigkeiten zwischen der Minimalbestromung
und der Arbeitsbestromung AB dar. Das funktionale Verhältnis zwischen
den Kurven MB, AB bzw. MB, AB' kann beliebig
gewählt
werden, um den jeweiligen Anforderungen gerecht zu werden.
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Es
versteht sich, dass die anhand der 3a und 3b beschriebenen
Bestromungskonzepte beliebig kombinierbar sind.
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- 10
- Magnetventil
- 12
- Durchlassöffnung
- 14
- Spule
- 16
- Spulenträger
- 18
- Kabelverbindung
- 20
- Anker
- 22
- Ventilglied
- 24
- Kugelelement
- 26
- Ventilsitz
- 28
- Stange
- 30
- Ventilkörper
- 32
- Ventilgliedsitz
- 34
- ankerseitiges
Bauteil
- 36
- durchlassöffnungsseitiges
Bauteil
- 37
- Ventilraum
- 38
- Hülse
- 39
- Ringraum
- 40
- Stirnwand
- 41
- Raum
- 42
- Nut
- 44
- Abflachung
- I,
I1
- Strom
- t
- Zeit
- A,
A', B, B'
- Intervall
- MB
- Minimalbestromung
- AB,
AB'
- Arbeitsbestromung
- O
- Offset