DE102011055093B4 - Reduction of oil exchange in a solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Magnetventil zur Steuerung eines Hydrauliksystems, mit einer durch einen elektrischen Leiter gebildeten Spule (3), einem zumindest teilweise innerhalb der Spule (3) angeordneten Anker (1), der mit einem Dichtkolben (6) zum Öffnen und Verschließen mindestens einer Durchflussöffnung (11, 12) des Magnetventils in Verbindung steht, und mit einem mit Hydrauliköl gefüllten Ankerraum (14), in dem der Anker (1) angeordnet ist und der in Fluidverbindung mit dem Hydrauliksystem steht, so dass der Anker (1) im Hydrauliköl des Hydrauliksystems bewegbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliköl im Ankerraum (14) und das Hydrauliköl an den Durchflussöffnungen (11, 12) durch eine schwimmende Scheibe (4) zwischen Ankerraum (14) und Dichtkolben (6) voneinander entkoppelt sind.Solenoid valve for controlling a hydraulic system, comprising a coil (3) formed by an electrical conductor, an armature (1) arranged at least partially inside the coil (3) and having a sealing piston (6) for opening and closing at least one flow opening (11, 11). 12) of the solenoid valve, and with an armature space (14) filled with hydraulic oil, in which the armature (1) is arranged and which is in fluid communication with the hydraulic system, so that the armature (1) is movably mounted in the hydraulic oil of the hydraulic system is, characterized in that the hydraulic oil in the armature space (14) and the hydraulic oil at the flow openings (11, 12) by a floating disc (4) between the armature space (14) and sealing piston (6) are decoupled from each other.
Description
Die Erfindung geht aus von einem 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.The invention relates to a solenoid valve for controlling a hydraulic system having a coil formed by an electrical conductor and an at least partially disposed within the coil armature, which is in communication with a valve member for opening and closing a flow opening of the solenoid valve.
Stand der TechnikState of the art
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.Solenoid valves are in many cases an integral part of hydraulic systems. By energizing the electrical conductor, a magnetic field is generated which acts on the armature and exerts a force on it, whereby it is moved. By the connection of armature and valve member and the valve member is moved accordingly, whereby a hydraulic oil flow can be controlled through the flow opening. For many applications, the reaction time, i. H. the time that elapses between an activation signal and a response of the hydraulic system is of crucial importance.
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.For example, clutches are often controlled by hydraulic systems in automotive technology. The driving behavior of a vehicle depends on the dynamic response of the clutch - and thus on the reaction speed of the hydraulic system driving the clutch. In order to be able to reliably influence the driving behavior of the vehicle even in critical situations, fast and precisely responding solenoid valves of the type described above are required.
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 Hydrauliköl 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. Ein weiterer Aspekt für ein hochqualitatives Magnetventils betrifft den Schmutzeintrag im Hydrauliköl. Durch den Eintrag von ferromagnetischen Eisenpartikeln sowie anderen metallischen Verunreinigungen verschlechtern sich die funktionellen Eigenschaften eines Magnetventils. Die Verunreinigungen haben Einfluss auf die hydraulische Hysterese auf die Schaltzeiten des Ventils sowie auf sein Regelverhalten.A particular class of solenoid valves includes a hydraulic fluid filled valve space in which the armature is disposed and which is in fluid communication with the hydraulic system such that the armature is movably supported in the hydraulic oil of the hydraulic system. In this type of solenoid valves with a "floating" in hydraulic oil anchor, the hydraulic oil is displaced by the armature with each switching operation in the valve chamber. In other words, the armature moves in the oil, whereby a flow movement of the hydraulic oil is generated. The counteracting the armature flow resistance of the hydraulic oil depends inter alia on its viscosity. With a high viscosity of the hydraulic oil, the movement of the armature is slowed down more when the solenoid valve is activated than with a low viscosity of the hydraulic oil. A high viscosity of the hydraulic oil thus leads to a deterioration of the switching dynamics of the solenoid valve and thus the entire hydraulic system. Such situations occur, in particular, when the hydraulic oil is cold, for example when a motor vehicle is put into operation. Another aspect of a high quality solenoid valve relates to the contamination in the hydraulic oil. The entry of ferromagnetic iron particles and other metallic impurities worsens the functional properties of a solenoid valve. The impurities have an influence on the hydraulic hysteresis on the switching times of the valve as well as on its control behavior.
Eine hohe Verunreinigungspartikeldichte beeinflusst die Haltbarkeit des Magnetventils negativ was bis zu einem Funktionsverlust führt, wenn Partikel die beweglichen Ventilteile verstopfen und sich Anker und/oder Stange nicht mehr bewegen können.A high impurity particle density negatively affects the durability of the solenoid valve, resulting in a loss of function when particles clog the moveable valve parts and the armature and / or rod can no longer move.
Daher ist es aus dem Stand der Technik bekannt durch geeignete Bohrungen in der Ankerstangenlagerung einen Ölaustausch zu minimieren und dem Eintrag von Verschmutzungspartikeln zu reduzieren.Therefore, it is known from the prior art by suitable holes in the anchor rod storage to minimize oil exchange and reduce the entry of soiling particles.
Aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung einen einfachen Aufbau für ein Magnetventil zur Verfügung zu stellen, das den Ölaustausch minimiert und dem Eintrag von Verschmutzungspartikeln in bewegliche Ventilteile reduziert.It is an object of the invention to provide a simple structure for a solenoid valve, which minimizes oil exchange and reduces the entry of dirt particles in the movable valve parts.
Die erfindungsgemäße Lösung schlägt eine bauliche Ausgestaltung vor, in der durch den Einsatz einer Scheibe der Hydraulikölaustausch im Ankerraum eines Magnetventils reduziert wird.The solution according to the invention proposes a structural design in which the use of a disk reduces the hydraulic oil exchange in the armature space of a solenoid valve.
Durch die stärkere Entkopplung des Arbeitskreislaufs vom Pumpkreislauf werden Verunreinigungen, die über den Arbeitskreislauf kommen können, minimiert.Due to the stronger decoupling of the working cycle from the pumping circuit impurities that can come through the working cycle are minimized.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung umrissen und beispielhaft in der einzigen Zeichnung dargestellt.The invention will be outlined in the following description and illustrated by way of example in the single drawing.
In dem dargestellten geöffneten Zustand des Magnetventils
Das Magnetventil
Das Steuergerät kann die Spule
Wenn durch die Spule
Die magnetische Kraft, erzeugt durch die Spule
Bei Bestromung der Spule
Jede Bewegung des Ankers
Aufgrund des lediglich sehr dünn ausgeführten Ringraums zwischen dem Anker
Geht man beispielsweise von einer geschlossenen Ventilstellung aus, so wird bei einer Unterbrechung der Bestromung der Spule
Das Vorsehen von Ausnehmungen reduziert durch die Entfernung von Material allerdings das magnetische Moment des Ankers
Um die Ausgestaltung der Scheibe
Als vorteilhafter Werkstoff für die schwimmende Scheibe wird zum Beispiel ein glasfaserverstärkter Kunststoff verwendet, ein beispielhaftes Material wäre Polyphenylensulfid mit 40% Glasanteil.As an advantageous material for the floating disk, for example, a glass fiber reinforced plastic is used, an exemplary material would be polyphenylene sulfide with 40% glass content.
Es ist auch möglich karbonverstärktes Material einzusetzen. Da die Scheibe im Hydrauliköl schwimmen soll muss sie eine Materialdichte ähnlich der des hydraulischen Fluids bei Betriebstemperatur aufweisen. Je nach gewählter Materialdichte wird die Ruhelage der Scheibe beeinflusst und die Position im ersten Hohlraum
Die Ruhelage der Scheibe kann dadurch so beeinflusst werden, dass der Volumenaustausch minimiert wird.The rest position of the disc can be influenced so that the volume exchange is minimized.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 00
- Magnetventilmagnetic valve
- 11
- Ankeranchor
- 22
- Polrohrpole tube
- 33
- SpuleKitchen sink
- 44
- Schwimmende ScheibeFloating disc
- 55
- Stangepole
- 66
-
Dichtkolben (
6a angefastes Ende,6b Verdickung)Sealing piston (6a chilled end,6b Thickening) - 77
- Dichtscheibesealing washer
- 88th
- Steckerplug
- 99
- Steckerstiftepins
- 1010
- Ummantelung mit EisenrückschlussSheath with iron yoke
- 1111
- Arbeitsanschluss (pA), DruckeingangWorking connection (p A ), pressure input
- 1212
- Tankanschluss (pT), DruckausgangTank connection (p T ), pressure outlet
- 1313
- O-RingO-ring
- 1414
- Ankerraumarmature space
- 1515
- Ankerbohrunganchor hole
- 1616
- Ölfluss von pA nach pT Oil flow from p A to p T
- 1717
- Federfeather
- 1818
- Ventilsitzvalve seat
- 2020
- erster Hohlraumfirst cavity
- 2121
-
Lagerung der Stange
5 Storage of therod 5 - 2222
- Anschlag ankerseitigStop on the anchor side
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Citations (2)
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DE19907732A1 (en) * | 1999-02-23 | 2000-08-24 | Mannesmann Rexroth Ag | Proportional magnet with coil that can be attracted e.g. for hydraulic magnetic valve, has pole with valve cone bore, cylindrical pole tube with cylindrical armature bore, armature rod, pressure region and annular gap |
DE20321276U1 (en) * | 1987-05-19 | 2006-10-19 | Rausch & Pausch Gmbh | Controllable solenoid valve, especially for automatic cabriolet roof, has cylindrical housing with radial channels closed when sealing body in first end position, open when it is in other end position |
-
2011
- 2011-11-07 DE DE102011055093.3A patent/DE102011055093B4/en not_active Expired - Fee Related
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Representative=s name: RAUSCH, GABRIELE, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE |
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