Die Erfindung bezieht sich auf ein Sitzventil aufweisend einen zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbaren kegelförmigen Schließkörper sowie aufweisend eine Ventilblende mit einer durch den Schließkörper verschließbaren hohlkegelförmigen Ventilöffnung, wobei der Schließkörper einen ersten und zweiten Kegelbereich mit zueinander unterschiedlichen Kegelwinkeln aufweist und wobei der Schließkörper in seiner Schließstellung mit dem ersten Kegelbereich innerhalb der hohlkegelförmigen Ventilöffnung an der Ventilblende anliegt. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Fluidventil mit einem solchen Sitzventil. The invention relates to a seat valve having a movable between an open position and a closed position conical closing body and having a valve orifice with a closable by the closing body hollow cone-shaped valve opening, wherein the closing body has a first and second cone portion with mutually different cone angles and wherein the closing body in his Closed position with the first cone area within the hollow cone-shaped valve opening rests against the valve cover. The invention also relates to a fluid valve with such a seat valve.
Ein solches Fluidventil ist aus der EP 1729309 A2 bekannt. Such a fluid valve is out of the EP 1729309 A2 known.
Derartige Fluidventile werden beispielsweise in mehrstufigen Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben oder automatisierten Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben eingesetzt, zum Betätigen von als Kupplungen oder Bremsen ausgeführten hydraulischen Getriebeschaltelementen. Dabei werden zum Wechseln bzw. Einlegen einer gewünschten Übersetzungsstufe des Getriebes die Schaltelemente entsprechend der gewünschten Übersetzungsstufe mit Fluiddruck beaufschlagt oder entlüftet (Fluiddruck abgebaut). Such fluid valves are used, for example, in multi-stage automotive automatic transmissions or automated automotive manual transmissions, for actuating hydraulic gearshift elements designed as clutches or brakes. In this case, to change or insert a desired gear ratio of the transmission, the switching elements according to the desired gear ratio applied with fluid pressure or vented (fluid pressure reduced).
Bei bekannten und hierzu verwendeten Fluidventilen handelt es sich um sogenannte Proportional-Druckregelventile. Diese stellen im Betrieb einen gewünschten Fluiddruck p an einer der Ablauföffnungen des Ventils (dem Arbeitsdruckanschluss) ein, wobei dieser Fluiddruck im Wesentlichen proportional von einem elektrischen Strom I abhängig ist, der einem elektromagnetischen Aktor des Ventils zugeführt wird. Somit kann anhand des zugeführten elektrischen Stroms I direkt der gewünschte Fluiddruck p vorgegeben werden. Eine p/I-Kennlinie eines solchen Proportional-Druckregelventils ist daher im normalen Betriebsbereich im Wesentlichen geradenförmig, d.h. der ausgegebene Fluiddruck p ist dort proportional zum zugeführten elektrischen Strom I. Known and used for this purpose fluid valves are so-called proportional pressure control valves. During operation, these set a desired fluid pressure p at one of the drainage openings of the valve (the working pressure connection), this fluid pressure being substantially proportional to an electrical current I which is supplied to an electromagnetic actuator of the valve. Thus, on the basis of the supplied electric current I directly the desired fluid pressure p can be specified. A p / I characteristic of such a proportional pressure control valve is therefore substantially straight in the normal operating range, i. the output fluid pressure p is there proportional to the supplied electric current I.
In manchen Situationen ist eine derart rein proportionale Arbeitsweise allerdings nicht vorteilhaft. Dies ist vor allem der Fall, wenn bei einem Fluidventil zum einen geringe Fluiddrücke mit einer sehr hohen Genauigkeit eingestellt werden sollen und zum anderen auch hohe Fluiddrücke zur Verfügung gestellt werden sollen. Fluidventile benötigen für eine feine Regelung eines geringen Fluiddrucks nämlich eine sehr flache p/I-Kennlinie, da sich hierdurch Stromschwankungen nur gering auf den ausgegebenen Fluiddruck auswirken. Um bei einem Proportional-Druckregelventil dann einen hohen Fluiddruck einstellen zu können, wird durch die flache p/I-Kennlinie ein sehr großer elektrischer Strom benötigt, der gegebenenfalls nicht zur Verfügung steht. However, in some situations such a purely proportional operation is not beneficial. This is especially the case when low fluid pressures are to be set with a very high accuracy in a fluid valve and on the other hand, high fluid pressures to be made available. For a fine control of a low fluid pressure, fluid valves require a very flat p / I characteristic, since this causes only a small effect on the output fluid pressure. In order to be able to set a high fluid pressure in a proportional pressure control valve, the flat p / I characteristic requires a very large electrical current, which may not be available.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zur Verfügung zu stellen, mittels dessen eine progressive p/I-Kennlinie einstellbar ist. The object of the invention is to provide a valve by means of which a progressive p / I characteristic is adjustable.
Die Aufgabe wird durch ein Sitzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fluidventil mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar. The object is achieved by a seat valve having the features of claim 1 and a fluid valve having the features of claim 7. Preferred embodiments thereof are the dependent claims.
Demgemäß wird ein Sitzventil vorgeschlagen, aufweisend einen zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbaren, insbesondere verschiebbaren, kegelförmigen Schließkörper sowie aufweisend eine Ventilblende mit einer durch den Schließkörper verschließbaren hohlkegelförmigen Ventilöffnung. Der Schließkörper weist einen ersten und einen zweiten Kegelbereich auf, die über zueinander unterschiedliche Kegelwinkel verfügen. Der Schließkörper liegt in seiner Schließstellung mit dem ersten Kegelbereich an der Ventilblende innerhalb der hohlkegelförmigen Ventilöffnung an, insbesondere liegt er dann flächig daran an. Accordingly, a seat valve is proposed, comprising a movable between an open position and a closed position, in particular displaceable, cone-shaped closing body and having a valve orifice with a closable by the closing body hollow conical valve opening. The closing body has a first and a second cone area, which have mutually different cone angles. The closing body is in its closed position with the first cone portion of the valve orifice within the hollow cone-shaped valve opening, in particular it is then flat against it.
Hierbei ist der Schließkörper so ausgeführt, dass in dessen Schließstellung ein Übergang zwischen dem ersten Kegelbereich und dem zweiten Kegelbereich radial innerhalb der hohlkegelförmigen Ventilöffnung liegt. Hierdurch ist eine progressive p/I-Kennlinie erzeugbar. Mit anderen Worten befindet sich der Übergang der beiden Kegelbereiche im geschlossenen Zustand des Sitzventils in radialer Richtung betrachtet innerhalb der Hohlkegelform der Ventilöffnung, also eines hohlkegelförmigen Bereichs der Ventilöffnung. An dieser Hohlkegelform bzw. diesem hohlkegelförmigen Bereich der Ventilöffnung liegt der Schließkörper im geschlossenen Zustand des Sitzventils mit dem ersten Kegelbereich an, um das Sitzventil zu schließen. Here, the closing body is designed so that in its closed position, a transition between the first cone portion and the second cone portion is located radially within the hollow cone-shaped valve opening. As a result, a progressive p / I characteristic can be generated. In other words, the transition of the two conical regions in the closed state of the poppet valve in the radial direction is within the hollow conical shape of the valve opening, ie a hollow conical region of the valve opening. At this hollow conical shape or this hollow cone-shaped region of the valve opening, the closing body in the closed state of the seat valve abuts with the first conical area in order to close the seat valve.
Der Kegelwinkel des zweiten Kegelbereichs ist dabei vorzugsweise kleiner als der Kegelwinkel des ersten Kegelbereichs. Die Kegelwinkel sind insbesondere größer 0° und kleiner 90° ausgeführt. In der Öffnungsstellung des Schließkörpers kann sich insbesondere der erste Kegelbereich radial außerhalb der Ventilöffnung befinden. The cone angle of the second cone region is preferably smaller than the cone angle of the first cone region. The cone angles are in particular greater than 0 ° and less than 90 °. In the open position of the closing body, in particular the first conical area can be located radially outside the valve opening.
Bevorzugt weitet sich die hohlkegelförmige Ventilöffnung in Öffnungsrichtung des Schließkörpers linear, also stetig, mit einem einzigen Ventilsitz-Kegelwinkel auf. Mit anderen Worten ist die Ventilöffnung zumindest im Wirkbereich mit dem Schließkörper hohlkegelförmig ausgeführt und weitet sich in diejenige Richtung, in welche sich der Schließkörpers bewegt, um in seine Öffnungsstellung zu gelangen, ohne weitere Kanten oder Rundungen mit dem Ventilsitz-Kegelwinkel stetig auf. Hierdurch ist eine einfache Herstellung der Ventilöffnung sichergestellt. Beispielsweise kann die Ventilöffnung dann einfach mit einem üblichen Senkbohrer hergestellt werden. Preferably, the hollow cone-shaped valve opening expands in the opening direction of the closing body linearly, ie steadily, with a single valve seat cone angle. In other words, the valve opening is at least in the effective range with the closing body made of a hollow cone and widens in the direction in which the closing body moves to get into its open position, without further edges or curves with the Valve seat cone angle steadily on. As a result, a simple production of the valve opening is ensured. For example, the valve opening can then be easily made with a conventional countersink.
Bevorzugt ist der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Kegelbereich durch einen Innenradius oder eine Innenkante gebildet. Der Übergang kann alternativ oder zusätzlich auch einen radialen Versatz, also eine Stufe, zwischen den Kegelbereichen aufweisen bzw. bilden. Dies ermöglicht, dass der Kegelwinkel des zweiten Kegelbereichs kleiner sein kann, als der Kegelwinkel des ersten Kegelbereichs. Die Verwendung des Innenradius‘ als Übergang bewirkt ein besonders strömungsverlustarmes Umströmen des Schließkörpers mit Fluid. Der Übergang kann somit entweder einen Bereich zwischen den beiden Kegelbereichen des Schließkörpers bilden, wenn der Übergang als Innenradius ausgeführt ist, oder er kann eine Linie zwischen den beiden Kegelbereichen des Schließkörpers bilden, wenn der Übergang als Innenkante ausgebildet ist. Preferably, the transition between the first and second cone portion is formed by an inner radius or an inner edge. Alternatively or additionally, the transition can also have or form a radial offset, that is to say a step, between the conical regions. This allows the cone angle of the second cone portion to be smaller than the cone angle of the first cone portion. The use of the inner radius as a transition causes a flow with low flow loss of the closing body with fluid. The transition can thus either form an area between the two conical areas of the closing body, if the transition is designed as an inner radius, or it can form a line between the two conical areas of the closing body, if the transition is formed as an inner edge.
Bevorzugt grenzt an die Ventilöffnung unmittelbar eine Strömungsführungseinrichtung an, welche so ausgeführt ist, dass dem in Richtung der Ventilöffnung fließenden Fluid ein Drall aufprägt wird. Die Ventilöffnung grenzt insbesondere in Schließrichtung des Schließkörpers unmittelbar an die Strömungsführungseinrichtung an. Die Schließrichtung ist dabei diejenige Richtung, in welche der Schließkörper bewegt werden muss, damit dieser in seine Schließstellung gelangt. Es hat sich gezeigt, dass die Strömungsführungseinrichtung besondere vorteilhafte Auswirkungen auf das Sitzventil hat. So trifft das das Sitzventil durchströmende Fluid nun im Wesentlichen tangential auf den Schließkörper auf, statt frontal. Somit wird ein auf den Schließkörper wirkender dynamischer Fluiddruck reduziert, was beispielsweise eine zum Schließen des Schließkörpers benötigte Kraft reduziert. Des weiteren wird eine höhere Ventildynamik erreicht, wodurch das Öffnen und Schließen des Sitzventils sogar bei geringerem Krafteinsatz zügiger erfolgt. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um Öl handeln. Preferably, a flow guiding device adjoins the valve opening, which is embodied such that a swirl is imparted to the fluid flowing in the direction of the valve opening. The valve opening directly adjoins the flow guidance device, in particular in the closing direction of the closing body. The closing direction is that direction in which the closing body has to be moved so that it comes to its closed position. It has been found that the flow guide device has particular advantageous effects on the seat valve. Thus, the fluid flowing through the poppet valve now impinges on the closing body essentially tangentially, instead of frontally. Thus, a force acting on the closing body dynamic fluid pressure is reduced, which for example reduces a force required to close the closing body. Furthermore, a higher valve dynamics is achieved, whereby the opening and closing of the seat valve takes place more quickly even with less use of force. The fluid may in particular be oil.
In einer Weiterbildung hiervon weist die Strömungsführungseinrichtung eine in Richtung der Ventilöffnung zunehmende Verengung oder eine zylinderförmige Öffnung, wie beispielsweise eine Bohrung, auf, welche sich unmittelbar an die Ventilöffnung anschließt. Bei der zunehmenden Verengung handelt sich insbesondere um einen düsenförmigen bzw. hohlkegelförmigen Abschnitt der Strömungsführungseinrichtung. Bei der zunehmenden Verengung ist es wesentlich, dass sich ein Durchmesser der Strömungsführungseinrichtung in diesem Abschnitt in Richtung der Ventilöffnung zunehmend verengt. Hierdurch wird der auf den Schließkörper wirkende dynamische Fluiddruck weiter reduziert. Bevorzugt entspricht ein Kegelwinkel der Ventilöffnung (Ventilöffnung-Kegelwinkel) einem Austrittswinkel des Fluids am Ende der zunehmenden Verengung der Strömungsführungseinrichtung. Das Fluid gelangt dann ohne wesentliche Strömungsverluste von der Strömungsführungseinrichtung in die Ventilöffnung und umströmt optimal tangential den Schließkörper. In a further development thereof, the flow guidance device has a narrowing in the direction of the valve opening or a cylindrical opening, such as a bore, which adjoins directly to the valve opening. The increasing constriction is in particular a nozzle-shaped or hollow cone-shaped section of the flow guidance device. With the increasing constriction, it is essential that a diameter of the flow guiding device increasingly narrows in this section in the direction of the valve opening. As a result, the dynamic fluid pressure acting on the closing body is further reduced. A cone angle of the valve opening (valve opening cone angle) preferably corresponds to an exit angle of the fluid at the end of the increasing constriction of the flow guidance device. The fluid then passes without significant flow losses from the flow guiding device into the valve opening and flows optimally tangentially around the closing body.
Bevorzugt wird ein solches Sitzventil in einem Fluidventil, insbesondere Druckregelventil, mit zumindest einer Zulauföffnung und einer ersten Ablauföffnung sowie einer zweiten Ablauföffnung eingesetzt. Das Fluidventil verfügt über zwei miteinander mechanisch gekoppelte Teilventile, durch welche die Zulauföffnung und die Ablauföffnungen strömungstechnisch miteinander verbindbar sind, wobei mittels des ersten Teilventils ein Fluidzulauf von der Zulauföffnung zu der ersten und zweiten Ablauföffnung einstellbar ist und mittels des zweiten Teilventils ein Fluidablauf zwischen der ersten und zweiten Ablauföffnung einstellbar ist. Dabei ist das zweite Teilventil als das vorstehend beschriebene Sitzventil ausgebildet. Such a seat valve is preferably used in a fluid valve, in particular a pressure regulating valve, with at least one inlet opening and a first outlet opening and a second outlet opening. The fluid valve has two mechanically coupled partial valves, by means of which the inlet opening and the outlet openings are fluidically connectable to each other, by means of the first part valve, a fluid inlet from the inlet opening to the first and second outlet opening is adjustable and by means of the second part valve, a fluid drain between the first and second drain opening is adjustable. In this case, the second part valve is designed as the seat valve described above.
Bei dem ersten Teilventil kann es sich ebenfalls um ein Sitzventil handeln, beispielsweise um ein Kugelsitzventil. Insbesondere werden die Teilventile mit einem elektromagnetischen Aktor des Fluidventils betätigt, d.h. geöffnet bzw. geschlossen. Die mechanische Koppelung der Teilventile ist insbesondere dergestalt, dass die Teilventile als Halbbrücke miteinander verschaltet sind. Hierbei wird das erste Teilventil geöffnet, während das zweite Teilventil geschlossen wird und umgekehrt. Somit kann besonders präzise ein Druck an der ersten Ablauföffnung des Fluidventils eingestellt werden. The first part valve may also be a seat valve, for example a ball seat valve. In particular, the divisional valves are actuated with an electromagnetic actuator of the fluid valve, i. opened or closed. The mechanical coupling of the part valves is in particular such that the part valves are interconnected as a half bridge. In this case, the first part valve is opened while the second part valve is closed and vice versa. Thus, a pressure at the first drain opening of the fluid valve can be adjusted particularly precisely.
Das vorstehend beschriebene Ventil wird bevorzugt als Fahrzeuggetriebe-Fluidventil genutzt. Das bedeutet, dass damit in einem mehrstufigen Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe oder automatisierten Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe Getriebeschaltelemente betätigt werden, indem diese mittels der Fahrzeuggetriebe-Fluidventile mit einem bestimmten Fluiddruck beaufschlagt werden oder entlüftet (Fluiddruck abgebaut) werden. The valve described above is preferably used as a vehicle transmission fluid valve. This means that in a multi-stage motor vehicle automatic transmission or automated automotive manual transmission gear shift elements are actuated by these by means of the vehicle transmission fluid valves are subjected to a certain fluid pressure or vented (fluid pressure is reduced).
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert, aus welchen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung, In the following, the invention will be explained in more detail with reference to examples and drawings, from which further advantageous embodiments and features of the invention can be taken. Each show in a schematic representation,
1 einen zweidimensionalen Längsschnitt durch einen elektromagnetischen Aktor; 1 a two-dimensional longitudinal section through an electromagnetic actuator;
2 einen zweidimensionalen Längsschnitt durch ein Fluidventil; 2 a two-dimensional longitudinal section through a fluid valve;
3 einen zweidimensionalen Längsschnitt durch ein Sitzventil; 3 a two-dimensional longitudinal section through a seat valve;
4 p/I-Kennlinien von Fluidventilen. 4 p / I characteristics of fluid valves.
In den Figuren sind jeweils gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or at least functionally identical components are provided with the same reference numerals.
1 zeigt einen Längsschnitt durch einen elektromagnetischen Aktor 1, der bevorzugt zur Betätigung eines erfindungsgemäßen Fluidventils (siehe 2) und Sitzventils (siehe 3) genutzt wird. 1 shows a longitudinal section through an electromagnetic actuator 1 , which is preferred for actuating a fluid valve according to the invention (see 2 ) and seat valve (see 3 ) is being used.
Gemäß 1 weist der Aktor 1 ein Gehäuse 11, eine Magnetspule 12, einen Magnetanker 14 und ein Magnetjoch 13, 16 auf. Der erste Teil 13 des Magnetjochs, welcher im Bereich einer ersten Stirnseite des Magnetankers 14 vorgesehen ist, verfügt über eine erste Tauchstufe 131 mit einer Magnetsteuerkante 132. Der zweite Teil 16 des Magnetjochs, welcher im Bereich einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Magnetankers 14 vorgesehen ist, verfügt über ein Polrohr 161 mit einer zweiten Tauchstufe 162. Die beiden Tauchstufen 131, 162 ragen dementsprechend von zwei verschiedenen Stirnseiten der Magnetspule 12 in den Ankerraum 146, innerhalb dessen der Magnetankers 14 verschiebbar angeordnet ist, hinein. Wie gezeigt, sind die Tauchstufen 131, 162 bevorzugt in einem Innenraum der Magnetspule 12 angeordnet, der von dieser radial umschlossen wird, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Die erste Tauchstufe 13 dient bevorzugt gleichzeitig als axialer Anschlag für den Magnetanker 14 in eine Betätigungsrichtung (siehe Pfeil) des Aktors 1. Das Polrohr 161 dient bevorzugt gleichzeitig als axialer Anschlag für den Magnetanker 14 entgegen der Betätigungsrichtung des Aktors 1. According to 1 instructs the actor 1 a housing 11 , a magnetic coil 12 , a magnet armature 14 and a magnetic yoke 13 . 16 on. The first part 13 the magnetic yoke, which in the region of a first end face of the magnet armature 14 is provided has a first diving level 131 with a magnetic control edge 132 , The second part 16 the magnetic yoke, which in the region of an opposite second end face of the magnet armature 14 is provided has a pole tube 161 with a second diving level 162 , The two diving levels 131 . 162 protrude accordingly from two different end faces of the solenoid 12 in the anchor room 146 , within which the magnet armature 14 slidably disposed, into it. As shown, the diving levels are 131 . 162 preferably in an interior of the magnetic coil 12 arranged, which is enclosed by this radially, but this is not absolutely necessary. The first diving level 13 serves preferably as an axial stop for the armature 14 in an actuating direction (see arrow) of the actuator 1 , The pole tube 161 serves preferably as an axial stop for the armature 14 against the direction of actuation of the actuator 1 ,
Der Anker 14 ist entlang der Längsachse L des Aktors 1 (= Verschiebungsachse des Ankers 14) axial verschiebbar gelagert. Hierzu sind an Endbereichen des Ankers 14 und in den korrespondierenden Bereichen des Magnetjochs 13 und 16 Gleitlager 18 vorgesehen. Andere geeignete Lageranordnungen (beispielsweise eine einseitige Lagerung) und Lagerarten (beispielsweise Wälzlager) sind jedoch möglich. The anchor 14 is along the longitudinal axis L of the actuator 1 (= Displacement axis of the anchor 14 ) mounted axially displaceable. For this purpose are at end portions of the anchor 14 and in the corresponding areas of the magnetic yoke 13 and 16 bearings 18 intended. However, other suitable bearing arrangements (for example, a one-sided bearing) and bearing types (for example rolling bearings) are possible.
Der Magnetanker 14 ist im dargestellten beispielhaften Fall dreiteilig ausgeführt und umfasst eine Ankerstange 141, einen Ankerkörper 142 sowie eine optionale Antihaftscheibe 143 aus nicht magnetischem Werkstoff, beispielsweise Aluminium. Andere geeignete Ankerbauformen sind jedoch möglich, beispielsweise ein einstückiger Anker. Die Antihaftscheibe 143 verhindert ein magnetisches Festkleben des Ankers 14, wenn der Magnetanker 14 stirnseitig an dem Magnetjochteil 13 bzw. der ersten Tauchstufe 131 anliegt. The magnet armature 14 is in the illustrated exemplary case designed in three parts and includes an anchor rod 141 , an anchor body 142 and an optional non-stick disc 143 made of non-magnetic material, for example aluminum. However, other suitable anchor designs are possible, for example a one-piece anchor. The non-stick disc 143 prevents magnetic sticking of the anchor 14 when the magnet armature 14 frontally on the Magnetjochteil 13 or the first diving level 131 is applied.
Der zylinderartige Anker 14, hier beispielhaft der Ankerkörper 142, umfasst zumindest eine erste und eine zweite Verjüngung 144, 145, welche bei der Erzeugung der Stellkraft des Aktors 1 ausschlaggebend sind. Die zweite Verjüngung 145 wird durch einen Übergang von einer maximalen ersten radialen Außenabmessung D1, Dmax des Ankers 14 (maximaler Außendurchmesser) zu einer kleineren zweiten radialen Außenabmessung D2 des Ankers 14 (zweiter Außendurchmesser) gebildet. Die erste Verjüngung 144 wird durch einen Übergang von der zweiten radialen Außenabmessung D2 des Ankers 14 zu einer noch kleineren oder minimalen dritten radialen Außenabmessung D3 des Ankers 14 (minimaler Außendurchmesser) gebildet. Die zweite und die erste Verjüngung 144, 145 sind in dieser Reihenfolge in Betätigungsrichtung des Aktors 1 auf dem Anker 14 angeordnet (in 2 von oben nach unten). Im gezeigten Beispiel sind beide Verjüngen 144, 145 stufenartig ausgeführt. Alternativ können eine oder beide der Verjüngungen 144, 145 auch kegelartig ausgeführt sein. The cylindrical anchor 14 , here by way of example the anchor body 142 includes at least a first and a second taper 144 . 145 , which in the generation of the actuating force of the actuator 1 are crucial. The second rejuvenation 145 is determined by a transition from a maximum first outer radial dimension D1, Dmax of the armature 14 (maximum outer diameter) to a smaller second outer radial dimension D2 of the armature 14 (second outer diameter) formed. The first rejuvenation 144 is due to a transition from the second radial outer dimension D2 of the armature 14 to an even smaller or smaller third outer radial dimension D3 of the armature 14 (minimum outer diameter) formed. The second and the first rejuvenation 144 . 145 are in this order in the direction of actuation of the actuator 1 on the anchor 14 arranged (in 2 from top to bottom). In the example shown, both are rejuvenations 144 . 145 stepped. Alternatively, one or both of the rejuvenations 144 . 145 be executed conical.
Die Position des Ankers 14 im unbestromten Zustand der Magnetspule 12 ist mittels zweier Federelemente 15, hier beispielhaft Druck-Schraubenfedern angedeutet, innerhalb des Aktors 1 vorgegeben. Eine Vorspannung des dem Magnetjochteil 13 abgewandten Federelements 15 ist insbesondere durch ein Vorspannelement 19 einstellbar. Dieses kann insbesondere, wie im dargestellten Fall, eingepresst sein, wobei die Vorspannung dann in Abhängigkeit der Einpresstiefe eingestellt wird, oder das Vorspannelement 19 kann eingeschraubt sein, wobei die Vorspannung dann in Abhängigkeit der Einschraubtiefe eingestellt wird. Es kann gegebenenfalls auch lediglich eine einseitige elastische Vorspannung des Ankers 14 vorgesehen sein oder auf die Vorspannung durch Federelemente 15 kann gänzlich verzichtet werden. The position of the anchor 14 in the de-energized state of the magnetic coil 12 is by means of two spring elements 15 , here exemplified pressure coil springs indicated within the actuator 1 specified. A bias of the Magnetjochteil 13 facing away from the spring element 15 is in particular by a biasing element 19 adjustable. This can in particular, as in the case shown, be pressed, wherein the bias voltage is then adjusted depending on the Einpresstiefe, or the biasing member 19 can be screwed, wherein the bias is then set depending on the depth of engagement. It may possibly also only a one-sided elastic bias of the armature 14 be provided or on the bias by spring elements 15 can be dispensed with altogether.
An das Gehäuse 11 stirnseitig angefügt befinden sich eine elektrische Kontaktiervorrichtung 17, welche mit der Magnetspule 12 elektrisch verbunden ist und über welche die Magnetspule 12 von einer nicht dargestellten, externen Stromversorgung elektrisch bestromt werden kann. Die Kontaktiervorrichtung 17 kann auch seitlich an dem Gehäuse 11 vorgesehen sein. To the case 11 attached to the front are an electrical contacting device 17 , which with the magnetic coil 12 is electrically connected and via which the magnetic coil 12 can be electrically energized by an external power supply, not shown. The contacting device 17 Can also be on the side of the case 11 be provided.
Das Magnetjochteil 13 weist, wie beschrieben, an einer dem Anker 14 zugewandten Stirnseite die erste Tauchstufe 131 auf. Durch die Ausgestaltung der Magnetsteuerkante 132 der Tauchstufe 131, hier in Form eines Außenkegels, kann exakt eingestellt werden, wie groß die auf den Anker 14 einwirkende Magnetkraft bei der momentan dem Aktor 1 zugeführten elektrischen Stromstärke und bei der momentanen Position des Ankers 14 im Ankerraum 146 ist. Zusätzlich ist in dem Magnetjochteil 16 die zweite Magnetsteuerkante 162 vorgesehen, welche ebenfalls beeinflusst, wie groß die auf den Anker 14 einwirkende Magnetkraft bei dem momentan zugeführten elektrischen Strom und bei der momentanen Position des Ankers 14 im Ankerraum 146 ist. The Magnetjochteil 13 has, as described, at an anchor 14 facing end the first dipping step 131 on. Due to the design of the magnetic control edge 132 the diving level 131 , here in the form of an outer cone, can be set exactly how big the anchor 14 acting magnetic force at the moment the actuator 1 supplied electric current and at the current position of the armature 14 in the anchor room 146 is. In addition, in the magnetic yoke part 16 the second magnetic control edge 162 provided, which also influences how big the anchor 14 acting magnetic force at the momentarily supplied electric current and at the instantaneous position of the armature 14 in the anchor room 146 is.
Wie die vergrößerte Teilansicht der ersten Tauchstufe 131 in 1 unten rechts zeigt, weist die erste Tauchstufe 131 bei der gezeigten stufenartigen Ausführung eine magnetisch wirksame Oberfläche auf, welche sich im Wesentlichen aus einer Radialfläche, mit einer zur Längsachse L parallel (axial) ausgerichteten Innenoberfläche und einer Axialfläche, mit einer senkrecht (radial) zur Längsachse L ausgerichteten Oberfläche, bildet. Sofern die erste Tauchstufe 131, anders als dargestellt, hohlkegelartig ausgeführt ist, weist diese eine hohlkegelartige Innenoberfläche auf, welche schief bezüglich der Längsachse L ist. In Verbindung mit der ersten Verjüngung 144 des Ankers 14 bildet sich zwischen erster Verjüngung 144 und erster Tauchstufe 131 ein axialer (Luft-)Spalt A1 aus. Die magnetische Wirkung der Antihaftscheibe 143 ist hierbei vernachlässigbar. Sobald die Verjüngung 144 bei einer Verschiebung des Ankers in Betätigungsrichtung in die Tauchstufe 131 eintaucht, wie in der vergrößerte Ansicht der ersten Tauchstufe 131 gezeigt, bildet sich im Bereich der ersten Verjüngung 144 zwischen Anker 14 und Tauchstufe 131 zudem eine axiale Überdeckung Ü1 sowie ein radialer (Luft-)Spalt R1 aus. Für die Stellkraft des Aktors 1 wesentlich ist hierbei der magnetische Fluss im axialen Spalt A1. Like the enlarged partial view of the first diving step 131 in 1 bottom right shows the first dipping step 131 in the illustrated step-like embodiment, a magnetically active surface, which essentially consists of a radial surface, with an inner surface parallel to the longitudinal axis L (axially) aligned and an axial surface, with a perpendicular (radial) aligned to the longitudinal axis L surface forms. Unless the first dipping stage 131 , is embodied differently shaped as a hollow cone, this has a hollow cone-like inner surface, which is oblique with respect to the longitudinal axis L. In conjunction with the first rejuvenation 144 of the anchor 14 forms between first rejuvenation 144 and first dipping stage 131 an axial (air) gap A1. The magnetic effect of the non-stick disc 143 is negligible here. Once the rejuvenation 144 with a displacement of the armature in the direction of actuation in the immersion stage 131 dips, as in the enlarged view of the first dipping step 131 shown, forms in the area of the first rejuvenation 144 between anchors 14 and diving level 131 also an axial overlap Ü1 and a radial (air) gap R1. For the actuating force of the actuator 1 in this case, the magnetic flux in the axial gap A1 is essential.
Wie die vergrößerte Teilansicht der zweiten Tauchstufe 161 in 1 unten links zeigt, ist die zweite Tauchstufe 162 an dem Polrohr 161 dergestalt ausgeführt, dass das Polrohr 161 hohlzylindrisch ist und eine erste Innenabmessung d1 (Innendurchmesser) aufweist, welcher sich im Bereich der zweiten Verjüngung 162 des Ankers 14 in Betätigungsrichtung des Aktors (siehe Pfeil) zu einer kleineren bzw. minimalen zweiten Innenabmessung d2, dmin (Innendurchmesser) verkleinert. Auch die zweite Tauchstufe 162 verfügt bei der gezeigten stufenartigen Ausführung über eine magnetisch wirksame Oberfläche, welche sich im Wesentlichen aus einer Radialfläche, mit einer zur Längsachse L parallel (axial) ausgerichteten Innenoberfläche und einer Axialfläche, mit einer senkrecht (radial) zur Längsachse L ausgerichteten Oberfläche, bildet. Sofern die zweite Tauchstufe 162, anders als dargestellt, hohlkegelartig ausgeführt ist, weist diese eine hohlkegelartige Innenoberfläche auf, welche schief bezüglich der Längsachse L ist. Like the enlarged partial view of the second diving step 161 in 1 bottom left shows is the second dipping step 162 on the pole tube 161 designed such that the pole tube 161 is hollow cylindrical and has a first inner dimension d1 (inner diameter), which is in the region of the second taper 162 of the anchor 14 in the actuation direction of the actuator (see arrow) to a smaller or minimum second inner dimension d2, dmin (inner diameter) reduced. Also the second diving level 162 In the step-like embodiment shown, has a magnetically active surface, which essentially consists of a radial surface, with an inner surface (axial) parallel to the longitudinal axis L and an axial surface, with a perpendicular (radial) aligned to the longitudinal axis L surface forms. If the second diving level 162 , is embodied differently shaped as a hollow cone, this has a hollow cone-like inner surface, which is oblique with respect to the longitudinal axis L.
In Verbindung mit der zweiten Verjüngung 145 am Anker 14 bildet sich zwischen zweiter Verjüngung 145 und zweiter Tauchstufe 162 ein axialer Spalt A2 aus (die in der vergrößerten Ansicht der zweiten Tauchstufe 161 gestrichelt gezeichnete Kontur zeigt die Position der Verjüngung 145 in einer unbestromten Ausgangsstellung des Aktor 1). Sobald die Verjüngung 145 bei einer Verschiebung des Ankers in Betätigungsrichtung in die Tauchstufe 162 eintaucht (wie in der vergrößerte Ansicht der zweiten Tauchstufe 161 durch durchgängige Linien gezeigt) liegt kein wirksamer axialer Spalt A2 mehr vor. Stattdessen bilden sich im Bereich der Verjüngung 145 zwischen Anker 14 und Tauchstufe 162 eine axiale Überdeckung Ü2 sowie ein radialer (Luft-)Spalt R2 aus bzw. der radiale Spalte R2 wird dann minimiert. Je größer die axiale Überdeckung Ü2 und je kleiner der radiale Spalt R2 ist, desto größer wird bei einer Bestromung der Magnetspule 12 der zwischen Anker 14 und Magnetjochteil 16 im Bereich der zweiten Verjüngung 144 vorliegende magnetische Fluss, wodurch auch ein größerer magnetischer Fluss im Bereich der ersten Tauchstufe 131 erzeugt wird und sich somit die Stellkraft des Aktors 1 vergrößert. In conjunction with the second rejuvenation 145 at anchor 14 forms between second rejuvenation 145 and second dipping stage 162 an axial gap A2 (which in the enlarged view of the second dipping stage 161 Dashed contour shows the position of the taper 145 in a de-energized initial position of the actuator 1). Once the rejuvenation 145 with a displacement of the armature in the direction of actuation in the immersion stage 162 dips in (as in the enlarged view of the second dipping step 161 shown by continuous lines) is no longer an effective axial gap A2. Instead, they form in the area of rejuvenation 145 between anchors 14 and diving level 162 an axial overlap Ü2 and a radial (air) gap R2 or the radial column R2 is then minimized. The larger the axial overlap Ü2 and the smaller the radial gap R2, the larger becomes when the magnet coil is energized 12 the between anchor 14 and Magnetjochteil 16 in the area of the second rejuvenation 144 present magnetic flux, which also causes a larger magnetic flux in the area of the first dipping stage 131 is generated and thus increases the actuating force of the actuator 1.
Die Verjüngungen 144, 145 und Tauchstufen 131, 162 sind so angeordnet, dass bei einer Verschiebung des Ankers 14 in die Betätigungsrichtung (siehe Pfeil) zunächst die zweite Verjüngung 145 in die zweite Tauchstufe 162 und dann zusätzlich die erste Verjüngung 144 in die erst Tauchstufe 131 eintaucht. Hierdurch wird ein weicher und relativ früh einsetzender progressiver Verlauf der Stellkraft-Weg-Kennlinie des Aktors 1 bewirkt. Bezüglich der zweiten Tauchstufe 162 und Verjüngung 145 ist dabei die erste Tauchstufe 131 und Verjüngung 144 in Bewegungsrichtung (siehe Pfeil) des Aktors 1 auf dem Anker 14 bzw. dem Magnetjochteil 13 angeordnet (2 von oben nach unten). The rejuvenations 144 . 145 and diving levels 131 . 162 are arranged so that upon displacement of the armature 14 in the direction of actuation (see arrow) first the second taper 145 in the second diving level 162 and then in addition the first rejuvenation 144 in the first dipping stage 131 dips. As a result, a soft and relatively early onset progressive course of the force-displacement characteristic of the actuator 1 causes. Regarding the second diving level 162 and rejuvenation 145 is the first diving level 131 and rejuvenation 144 in the direction of movement (see arrow) of the actuator 1 on the anchor 14 or the Magnetjochteil 13 arranged ( 2 from top to bottom).
Zum Abgriff der Stellkraft des Aktors 1 ist ein Betätigungsmittel 2 vorgesehen, das aus dem Aktor 1 ragt, hier beispielhaft als eine feste Stange ausgeführt. Das Betätigungsmittel 2 ist mit dem Anker 14 fest verbunden oder liegt an einer in Betätigungsrichtung (siehe Pfeil) gelegenen Stirnseite des Ankers 14 an, sodass dieser die Stellkraft auf das Betätigungsmittel 2 in Betätigungsrichtung übertragen kann. Im gezeigten Fall erzeugt der Aktor 1 bei elektrischer Bestromung der Magnetspule 12 eine Druckkraft in die Betätigungsrichtung (siehe Pfeil), welche daher auf das Betätigungsmittel 2 übertragen wird. Das Betätigungsmittel 2 kann grundsätzlich auch einen Teil des Ankers 14 bilden. Das Betätigungsmittel 2 kann außerdem auch mit einer gegenüberliegenden Stirnseite des Ankers 14 fest verbunden sein oder dort anliegen und an dieser gegenüberliegenden Seite aus dem Aktor 1 herausragen (d.h. in 1 nach oben hin, statt wie in 1 dargestellt nach unten hin). Dann erzeugt der Aktor 1 eine Zugkraft in die Betätigungsrichtung, welche auf das Betätigungsmittel 2 übertragen wird. For tapping off the actuating force of the actuator 1 is an actuating means 2 provided that from the actuator 1 protrudes, here exemplified as a solid rod executed. The actuating means 2 is with the anchor 14 firmly connected or is located on one in the direction of actuation (see arrow) located end face of the armature 14 on, so that this the force on the actuator 2 can transmit in the direction of actuation. In the case shown, the actuator generates 1 at electrical energization of the solenoid 12 a compressive force in the direction of actuation (see arrow), which therefore on the actuating means 2 is transmitted. The actuating means 2 can basically also be a part of the anchor 14 form. The actuating means 2 can also with an opposite end face of the anchor 14 be firmly connected or abut there and on this opposite side of the actuator 1 stand out (ie in 1 upwards instead of in 1 shown downwards). Then the actuator generates 1 a tensile force in the actuating direction, which on the actuating means 2 is transmitted.
Selbstverständlich ist das als Stange ausgeführte Betätigungsmittel 2 lediglich sinnbildlich für jedes andere geeignet ausgebildete Betätigungsmittel zu verstehen, durch das die Stellkraft von dem Anker 14, also dem Aktor 1, abgreifbar ist. Es kann sich hierbei also auch um eine Kette, ein Seil, einen Zylinder, einen Haken, etc. handeln. Of course, this is designed as a rod actuator 2 merely emblematic of any other suitably designed actuating means to understand by which the power of the anchor 14 So the actor 1 , can be tapped. It can thus also be a chain, a rope, a cylinder, a hook, etc.
2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Fluidventil. Das Fluidventil setzt sich im Wesentlichen aus einem Elektromagnetteil 3, d.h. einem elektromagnetischen Aktor, und einem Ventilteil 4 zusammen, deren Gehäuse 31, 41 bevorzugt fest miteinander verbunden sind. Das Elektromagnetteil 3 wird insbesondere durch den in 1 gezeigten elektromagnetischen Aktor 1 gebildet (siehe linke Seite des Elektromagnetteils 3). Es sei allerdings angemerkt, dass auch andere Arten von Elektromagnetteilen 3 einsetzbar sind (siehe rechte Seite des Elektromagnetteils 3). Die auf der rechten Seite der 2 gezeigte Ausführung des Elektromagnetteils 3 verfügt nicht über die zweite Verjüngung und Tauchstufe. Es handelt sich stattdessen um einen konventionellen Proportionalmagneten. Die Funktionsweise des Elektromagnetteils 3 ist aus den vorhergehenden Erläuterungen bekannt, weshalb an dieser Stelle nicht nochmals darauf eingegangen wird. 2 shows a longitudinal section through a fluid valve according to the invention. The fluid valve is essentially composed of a solenoid part 3 ie an electromagnetic actuator, and a valve member 4 together, their housing 31 . 41 preferably firmly connected to each other. The solenoid part 3 in particular by the in 1 shown electromagnetic actuator 1 formed (see left side of the solenoid part 3 ). It should be noted, however, that other types of solenoid parts 3 can be used (see right side of the solenoid part 3 ). The one on the right side of the 2 shown embodiment of the solenoid part 3 does not have the second rejuvenation and dipping stage. It is instead a conventional proportional magnet. The operation of the solenoid part 3 is known from the preceding explanations, which is why will not be discussed again at this point.
Stirnseitig an den Elektromagnetteil 3 angefügt verfügt das Fluidventil über das Ventilteil 4. Dieses weist einen auf das Gehäuse 41 aufgesetzten Filterkorb 42, mit einem einlassseitigen, an der Stirnseite des Fluidventils befindlichen ersten Filter 421 und einem auslassseitigen, seitlich des Fluidventils angeordneten zweiten Filter 422. Die Filter 421, 422 oder der Filterkorb 42 können allerdings auch entfallen. Front side to the solenoid part 3 attached, the fluid valve has the valve part 4 , This points to the housing 41 attached filter basket 42 with an inlet-side, located on the front side of the fluid valve first filter 421 and an outlet side, disposed laterally of the fluid valve second filter 422 , The filters 421 . 422 or the filter basket 42 but can also be omitted.
Der Zulaufbereich P, auch Druckversorgungsanschluss genannt, ist an einer axialen Stirnseite des Fluidventils angeordnet, während der erste Ablaufbereich A, auch Arbeitsdruckanschluss genannt, und der zweite Ablaufbereich T, auch Tankanschluss genannt, radial zu der Längsachse L angeordnet sind. Den Bereichen P, T, A sind entsprechende Ventilöffnungen P, T, A zugeordnet, durch welche Fluid in bzw. aus dem Ventil strömen kann. Im Detail sind dies die Zulauföffnung P, die erste Ablauföffnung A sowie die zweite Ablauföffnung T. The inlet region P, also called the pressure supply connection, is arranged on an axial end side of the fluid valve, while the first outlet region A, also called working pressure connection, and the second outlet region T, also called tank connection, are arranged radially to the longitudinal axis L. The areas P, T, A are assigned corresponding valve openings P, T, A, through which fluid can flow into or out of the valve. In detail, these are the inlet opening P, the first drain opening A and the second drain opening T.
Durch eine entsprechend geeignete Kanalführung innerhalb des Ventilteils 4 kann die Anordnung des Zulaufbereichs P und des ersten und zweiten Ablaufbereichs A und T, bzw. deren Ventilöffnungen, allerdings untereinander auch vertauscht sein. Eine bevorzugte Fließrichtung des Fluids in den Zulaufbereich P sowie aus dem ersten und zweiten Ablaufbereich A, T ist durch Pfeile angedeutet. By a correspondingly suitable ducting within the valve member 4 However, the arrangement of the inlet region P and the first and second drainage region A and T, and their valve openings, but with each other also be reversed. A preferred direction of flow of the fluid into the inlet region P as well as from the first and second drainage region A, T is indicated by arrows.
Das Ventilteil 4 weist im Inneren des Gehäuses 41 ein erstes Teilventil 43 und ein zweites Teilventil 44 auf, durch welche die Bereiche bzw. die korrespondierenden Ventilöffnungen P, A und T strömungstechnisch miteinander verbindbar sind. Das heißt, durch Öffnen oder Schließen der Teilventile 43, 44 kann eine Verbindung zwischen der Zulauföffnung P und den Ablauföffnungen A, T, sowie zwischen den Ablauföffnungen A, T untereinander, hergestellt werden, sodass das Ventil durch die Ventilöffnungen P, A, T von Fluid durchströmt werden kann. Hierdurch kann ein Druckniveau an der Ablauföffnung A des ersten Ablaufbereichs gezielt eingestellt werden. The valve part 4 points inside the case 41 a first part valve 43 and a second part valve 44 on, through which the areas or the corresponding valve openings P, A and T are fluidically connected to one another. That is, by opening or closing the part valves 43 . 44 a connection between the inlet opening P and the drain openings A, T, as well as between the drain openings A, T with each other, can be made, so that the valve can be flowed through by the valve openings P, A, T of fluid. In this way, a pressure level at the drain opening A of the first drainage area can be adjusted in a targeted manner.
Da das durch das zweite Teilventil 44 strömende Fluid in der Regel ungenutzt in ein Fluidreservoir geleitet wird, wird die durch das zweite Teilventil 44 fließende Fluidmenge häufig auch als Leckage bezeichnet. Die Ablauföffnung T des zweiten Ablaufbereichs ist meist drucklos verschaltet, also mit einem atmosphärischen Umgebungsdruck (zumeist normaler Luftdruck der Umgebung) beaufschlagt. Since that through the second part valve 44 flowing fluid is usually passed unused into a fluid reservoir, which is passed through the second part of the valve 44 flowing fluid quantity often referred to as leakage. The drain opening T of the second drainage area is usually connected without pressure, so with an atmospheric ambient pressure (usually normal air pressure of the environment) acted upon.
Die Teilventile 43, 44 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel beide als Sitzventile ausgebildet. Das erste Teilventil 43 weist einen entlang einer Längsachse des ersten Teilventils 43 beweglichen Schließkörper 431 auf, im dargestellten Fall in Form einer Kugel. Das zweite Teilventil 44 weist auch einen entlang einer Längsachse des zweiten Teilventils 44 beweglichen Schließkörper 441 auf, der kegelartig ausgeführt ist. Die Längsachsen oder Bewegungsachsen der Teilventile 43, 44 entsprechen hier der Längsachse L des Fluidventils, welche im Übrigen auch der Längsachse des Elektromagnetteils 3 entspricht. Durch Verwendung von geeigneten Umlenkmitteln können die Längs- bzw. Bewegungsachsen der Teilventile 43, 44 und des Elektromagnetteils 3 allerdings auch zueinander verschieden sein und beispielsweise parallel, angewinkelt oder windschief zueinander liegen. The part valves 43 . 44 are both formed as seat valves in the embodiment shown. The first part valve 43 has one along a longitudinal axis of the first part valve 43 movable closing body 431 on, in the illustrated case in the form of a sphere. The second part valve 44 also has one along a longitudinal axis of the second part valve 44 movable closing body 441 on, which is executed conical. The longitudinal axes or axes of movement of the part valves 43 . 44 correspond here to the longitudinal axis L of the fluid valve, which incidentally also the longitudinal axis of the solenoid part 3 equivalent. By using suitable deflection means, the longitudinal or movement axes of the part valves 43 . 44 and the solenoid part 3 but also be different from each other and, for example, parallel, angled or skewed to each other.
Das Gegenstück zu dem Schließkörper 431 des ersten Teilventils 43 bildet eine Ventilblende 432. Diese weist eine Steuerkante 433 (=Ventilsitz) auf, an welcher der Schließkörper 431 im geschlossenen Zustand anliegt, wodurch das erste Teilventil 43, im Detail eine Ventilöffnung 434 des ersten Teilventils 43, weitestgehend fluiddicht geschlossen ist. Eine sich zwischen dem Schließkörper 431 und der Steuerkante 433 beim Öffnen des ersten Teilventils 43 ausbildende erste effektive Ventilöffnungsfläche bestimmt dabei die durch das erste Teilventil 43 zuströmende Fluidmenge in das Fluidventil und einen Druckabfall an dem ersten Teilventil 43. Somit wird auch der an der Ventilöffnung A des ersten Ablaufbereichs anliegende bzw. dort abgreifbare Fluiddruck beeinflusst. The counterpart to the closing body 431 of the first part valve 43 forms a valve cover 432 , This has a control edge 433 (= Valve seat), on which the closing body 431 in the closed state, whereby the first part valve 43 , in detail a valve opening 434 of the first part valve 43 , largely closed fluid-tight. One is between the closing body 431 and the control edge 433 when opening the first part valve 43 forming first effective valve opening area determined by the first part of the valve 43 inflowing amount of fluid into the fluid valve and a pressure drop across the first part valve 43 , Thus, the fluid pressure applied to the valve opening A of the first drainage area or which can be tapped there is also influenced.
Das Gegenstück des Schließkörpers 441 des zweiten Teilventils 44 bildet ebenfalls eine Ventilblende 442, welche allerdings eine hohlkegelartige Steuerfläche 443 (=Ventilsitz) statt einer Steuerkante aufweist. An der Steuerfläche 443 liegt der Schließkörper 441 flächig an, wenn das zweite Teilventil 44 geschlossen ist, wodurch das zweite Teilventil 44, im Detail eine Ventilöffnung 444 des zweiten Teilventils 44, weitestgehend fluiddicht geschlossen ist. Die Ventilöffnung 444 ist entsprechend der Steuerfläche 443 hohlkegelförmig ausgeführt. The counterpart of the closing body 441 of the second part valve 44 also forms a valve shutter 442 , which, however, a hollow cone-like control surface 443 (= Valve seat) instead of a control edge has. At the control area 443 lies the closing body 441 flat when the second part valve 44 is closed, causing the second part valve 44 , in detail a valve opening 444 of the second part valve 44 , largely closed fluid-tight. The valve opening 444 is according to the control surface 443 hollow cone-shaped.
Eine sich zwischen dem Schließkörper 441 und der Steuerfläche 443 beim Öffnen des zweiten Teilventils 44 ausbildende zweite effektive Ventilöffnungsfläche bestimmt dabei die durch das zweite Teilventil 44 abströmende Fluidmenge. Somit bestimmt das zweite Teilventil 44 das Mengenverhältnis des zwischen der Ablauföffnung A und der Ablauföffnung T abfließenden Fluids. Hierdurch wird maßgeblich der an der Ablauföffnung A des ersten Ablaufbereichs anliegende bzw. dort abgreifbare Fluiddruck beeinflusst. One is between the closing body 441 and the control surface 443 when opening the second part valve 44 forming second effective valve opening area determined by the second part of the valve 44 outflowing fluid. Thus, the second part valve determines 44 the quantity ratio of the effluent between the drain opening A and the drain opening T fluid. As a result, the fluid pressure applied to the drain opening A of the first drainage area or to be tapped there is decisively influenced.
Wie 2 entnehmbar ist, ist der Schließkörper 441 des zweiten Teilventils 44 kegelartig ausgeführt und verfügt im Bereich der Ventilöffnung 444 über mehrere Kegelbereichen, die über zueinander unterschiedliche Kegelwinkel verfügen (hier beispielhaft insgesamt zwei Kegelbereiche; siehe auch 3). Die Ventilöffnung 444 ist so ausgeführt, dass der Schließkörper 441 mit genau einem der Kegelbereiche an der Ventilblende 442 innerhalb der hohlkegelförmigen Ventilöffnung 444 anliegt, wenn das zweite Teilventil 44 geschlossen ist. Ein Übergang zwischen dem ersten Kegelbereich und dem zweiten Kegelbereich des Schließkörpers 441 liegt dann radial innerhalb der hohlkegelförmigen Ventilöffnung 444. Der Übergang wird hierbei durch einen Innenradius und einen radialen Versatz, d.h. eine Stufe im Schließkörper 441, gebildet. Der Kegelwinkel des stromauf zum ersten Kegelbereich liegenden zweiten Kegelbereichs ist geringer als der des ersten Kegelbereichs. As 2 is removable, is the closing body 441 of the second part valve 44 tapered and features in the valve opening 444 over several conical areas, which have different cone angles to each other (here, for example, a total of two conical areas, see also 3 ). The valve opening 444 is designed so that the closing body 441 with exactly one of the conical areas on the valve cover 442 within the hollow cone-shaped valve opening 444 abuts when the second part valve 44 closed is. A transition between the first cone portion and the second cone portion of the closing body 441 then lies radially inside the hollow conical valve opening 444 , The transition is in this case by an inner radius and a radial offset, ie a step in the closing body 441 , educated. The cone angle of the second cone area lying upstream of the first cone area is less than that of the first cone area.
Es ist klar, dass das erste Teilventil 43, im Detail der Schließkörper 431 und die korrespondierende Ventilblenden 432, auch auf eine andere geeignete Art ausgeführt sein können. Insbesondere kann das erste Teilventil 43 als Flachsitzventil oder als Kegelsitzventil, beispielsweise analog zum dargestellten zweiten Teilventil 44, oder als Schieberventil ausgeführt sein. It is clear that the first part valve 43 , in detail the closing body 431 and the corresponding valve diaphragms 432 may also be designed in another suitable way. In particular, the first part valve 43 as a flat seat valve or as a conical seat valve, for example analogously to the illustrated second part valve 44 , or be designed as a slide valve.
Die Schließkörper 431, 441 der Teilventile 43, 44 sind über das entlang der Längsachse L verschiebbaren Betätigungsmittel 2 mechanisch gekoppelt, hier in Form der Stange 2. Das Betätigungsmittel 2 dient zur Betätigung der Teilventile 43, 44, d.h. zum Öffnen und Schließen. Zumindest der Schließkörper 441 des zweiten Sitzventils 44 ist in der gezeigten Ausführung mit dem Betätigungsmittel 2 verbunden. Diese Verbindung kann sowohl fest (wie dargestellt), als auch flexibel durch ein zwischengeschaltetes elastisches Element, beispielsweise eine zwischen Schließkörper 441 und Betätigungsmittel 2 angeordnete Zug- oder Druckfeder, realisiert sein. Der Schließkörper 431 kann entweder ebenfalls so mit dem Betätigungsmittel 2 verbunden sein (fest oder flexibel) oder derart von dem Betätigungsmittel 2 getrennt sein, dass diese den Schließkörper 431 zum Öffnen des ersten Sitzventils 43 lediglich von der Ventilblende 432 wegdrückt und somit die Ventilöffnung 434 freigibt. Somit sind die Teilventile 43, 44 auch in letzterem Fall mechanisch miteinander gekoppelt, da das Betätigungsmittel 2 zumindest beide mechanisch öffnet. The closing body 431 . 441 the part valves 43 . 44 are about the along the longitudinal axis L displaceable actuating means 2 mechanically coupled, here in the form of the rod 2 , The actuating means 2 serves to actuate the partial valves 43 . 44 ie for opening and closing. At least the closing body 441 of the second seat valve 44 is in the embodiment shown with the actuating means 2 connected. This compound can both fixed (as shown), as well as flexible by an intermediate elastic element, for example, a between closing body 441 and actuating means 2 arranged tension or compression spring, be realized. The closing body 431 can either also so with the actuator 2 be connected (fixed or flexible) or such of the actuating means 2 be separated, that these the closing body 431 for opening the first seat valve 43 only from the valve panel 432 pushes away and thus the valve opening 434 releases. Thus, the part valves 43 . 44 mechanically coupled with each other in the latter case, since the actuating means 2 at least both mechanically opens.
Das Schließen des ersten Sitzventils 43 erfolgt bei einem bezüglich des Betätigungsmittels 2 losen Schließkörpers 431 durch den Druck des von der Zulauföffnung P des Zulaufbereichs einströmenden Fluids, sobald das Betätigungsmittel 2 von dem Schließkörper 431 wegbewegt wird. Closing the first seat valve 43 occurs at a respect to the actuating means 2 loose closing body 431 by the pressure of the fluid flowing in from the inlet opening P of the inlet area, as soon as the actuating means 2 from the closing body 431 is moved away.
Durch das Betätigungsmittel 2 sind die Schließkörper 431, 441 so miteinander gekoppelt, dass die Teilventile 43, 44 wechselseitig betätigt werden. Dies bedeutet einerseits, dass falls das erste Teilventil 43 geöffnet wird, das zweite Teilventil 44 geschlossen wird und andererseits, dass falls das erste Teilventil 43 geschlossen wird, das zweite Teilventil 44 geöffnet wird. Die Anordnung und Koppelung der Teilventil 43, 44 entspricht somit einer hydraulischen Halbbrückenschaltung. By the actuating means 2 are the closing bodies 431 . 441 coupled with each other so that the part valves 43 . 44 be operated alternately. On the one hand, this means that if the first part valve 43 is opened, the second part valve 44 is closed and on the other hand, that if the first part valve 43 is closed, the second part valve 44 is opened. The arrangement and coupling of the part valve 43 . 44 thus corresponds to a hydraulic half-bridge circuit.
Eine Verschiebung des Betätigungsmittels 2 in Betätigungsrichtung des Elektromagnetteils 3 bewirkt ein Öffnen des ersten Teilventils 43 und gleichzeitiges Schließen des zweiten Teilventils 44. Im Wesentlichen eine Federkraft des in Richtung des Ventilteils 2 gelegenen Federelements des Elektromagnetteils 3 und eine auf den Schließkörper 431 wirkende Fluiddruckkraft bewirken hierbei mit zunehmender Auslenkung des Betätigungsmittels 2 eine ansteigende Gegenkraft gegen die Stellkraft des Elektromagnetteils 3. Somit öffnet sich das erste Teilventil 43 nur so weit, bzw. das zweite Teilventil 44 schließt nur so weit, bis sich zwischen Stellkraft und Gegenkraft ein Kräftegleichgewicht einstellt. Dabei stellt sich in Abhängigkeit der Öffnungsweiten der Teilventile 43, 44 in der Ablauföffnung A des ersten Ablaufbereichs ein bestimmter Fluiddruck ein, der unterhalb des an der Zulauföffnung P des Zulaufbereichs anliegenden Fluiddrucks liegt und oberhalb des an der Ablauföffnung T des zweiten Ablaufbereichs anliegenden Fluiddrucks liegt. A displacement of the actuating means 2 in the direction of actuation of the solenoid part 3 causes an opening of the first part valve 43 and simultaneously closing the second part valve 44 , Essentially a spring force of the in the direction of the valve member 2 located spring element of the solenoid part 3 and one on the closing body 431 acting fluid pressure force cause this with increasing deflection of the actuating means 2 an increasing counterforce against the force of the solenoid part 3 , Thus, the first part valve opens 43 only so far, or the second part valve 44 closes only until a force equilibrium is established between the force and the counterforce. This is a function of the opening widths of the partial valves 43 . 44 in the drain opening A of the first drainage area, a certain fluid pressure which is below the fluid pressure applied to the inlet opening P of the inlet area and is above the fluid pressure applied to the drainage opening T of the second drainage area.
Der Fluiddruck im zweiten Ablaufbereich T entspricht dabei, wie erläutert, in der Regel einem Umgebungsdruck oder einem umgebenden atmosphärischen Druck, da die Ablauföffnung T des zweiten Ablaufbereichs normalerweise an ein unter atmosphärischem Umgebungsdruck stehendes Fluidreservoir angeschlossen ist. Da die mittels des Elektromagnetteils 3 erzeugte Stellkraft von der Stärke des zugeführten elektrischen Stroms abhängt und die Gegenkraft von einer Auslenkung des Betätigungsmittel 2 abhängt, kann somit sehr genau anhand des zugeführten elektrischen Stromes ein Druckniveau an der Ablauföffnung A des ersten Ablaufbereichs eingestellt werden. As explained, the fluid pressure in the second drainage area T generally corresponds to an ambient pressure or a surrounding atmospheric pressure, since the drainage opening T of the second drainage area is normally connected to a fluid reservoir under ambient atmospheric pressure. Since the means of the solenoid part 3 generated force of the strength of the supplied electric current and the counterforce of a deflection of the actuating means 2 Depending on the supplied electric current, a pressure level at the outlet opening A of the first drainage area can thus be adjusted very accurately.
Hierbei sei angemerkt, dass die in 2 dargestellten Schaltstellungen des Elektromagnetteils 3 und des Ventilteils 4 den Schaltstellungen in einer Mittelstellung des Fluidventils entsprechen, in der das Elektromagnetteil 3 elektrisch bestromt ist und dieses daher eine gewisse Stellkraft auf das Betätigungsmittel 2 in Richtung des Ventilteils 4 erzeugt. Die zu Bestromung verwendete Stromstärke entspricht dabei jedoch keiner maximal vorgesehenen Stromstärke, sondern nur ca. 50% davon. Die Teilventile 43, 44 sind dementsprechend nur zu ca. 50% geöffnet. Im unbestromten Zustand wird vom Elektromagnetteil 3 keine Stellkraft erzeugt, und das erste Teilventil 43 ist voll geschlossen und das zweite Teilventil 44 voll geöffnet. Somit kann dann kein Fluid die Druckregelventilvorrichtung von der Zulauföffnung P her durchströmen. Das in 2 gezeigte Fluidventil ist folglich normally-closed (normally-low), was einer steigenden p/I-Ventilkennlinie entspricht. Das bedeutet, dass mit steigender Stärke des dem Elektromagnetteil 3 zugeführten elektrischen Stroms die davon erzeugte Stellkraft ansteigt, wodurch das erste Teilventil 43 öffnet und das zweite Teilventil 44 schließt. Somit steigt dann der an der ersten Ablauföffnung A abgreifbare Fluiddruck an. Die Betätigungsrichtung des Elektromagnetteils 3 ist folglich in Richtung des Ventilteils 4 (in 2 nach unten) gerichtet. It should be noted that the in 2 shown switching positions of the solenoid part 3 and the valve part 4 correspond to the switching positions in a middle position of the fluid valve, in which the solenoid part 3 is electrically energized and this therefore a certain force on the actuator 2 in the direction of the valve part 4 generated. However, the current used for energization corresponds to no maximum provided current, but only about 50% of it. The part valves 43 . 44 are therefore only about 50% open. In the de-energized state is the solenoid part 3 no force generated, and the first part valve 43 is fully closed and the second part valve 44 fully open. Thus, no fluid can then flow through the pressure regulating valve device from the inlet opening P forth. This in 2 Consequently, the fluid valve shown is normally-closed, which corresponds to an increasing p / I valve characteristic. This means that with increasing strength of the solenoid part 3 supplied electric power increases the force generated therefrom, whereby the first part valve 43 opens and the second part valve 44 closes. Thus, the fluid pressure that can be tapped off at the first drain opening A then increases. The actuating direction of the solenoid part 3 is therefore in the direction of the valve part 4 (in 2 down).
Das Fluidventil kann allerdings problemlos auch so umgestaltet werden, dass es normally-open (normally-high) ist, was einer fallenden p/I-Kennlinie entspricht. Hierbei ist im unbestromten Ausgangszustand das erste Teilventil 43 voll geöffnet und das zweite Teilventil 44 voll geschlossen, wodurch Fluid von der Zulauföffnung P ausschließlich zu der ersten Ablauföffnung A fließen kann und dort somit ein maximaler Fluiddruck anliegt. Mit zunehmender elektrischen Bestromung des Elektromagnetteils 3 wird das erste Teilventil 43 geschlossen und das zweite Teilventil 44 geöffnet, und der an dem ersten Ablaufbereich P abgreifbare Fluiddruck sinkt entsprechend. Hierzu sind das erste und zweite Teilventil 43, 44 so umkonfiguriert, dass zum einen der Schließkörper 431 und die korrespondierende Steuerkante 433 des ersten Teilventils 43 stromab der Ventilöffnung 434, angeordnet sind und zum anderen der Schließkörper 441 und die korrespondierende Steuerfläche 443 des zweiten Teilventils 44 stromauf der Ventilöffnung 444 angeordnet sind. Außerdem muss dann das Elektromagnetteil 3 so umkonfiguriert werden, dass dessen Betätigungsrichtung vom Ventilteil 4 weggerichtet ist (in 2 nach oben). However, the fluid valve can easily be redesigned to be normally-open, which corresponds to a falling p / I characteristic. Here, in the de-energized initial state, the first part valve 43 fully open and the second part valve 44 fully closed, whereby fluid from the inlet opening P can flow exclusively to the first drain opening A and thus there is a maximum fluid pressure applied. With increasing electrical current supply of the solenoid part 3 becomes the first part valve 43 closed and the second part valve 44 opened, and the tapped off at the first discharge area P fluid pressure drops accordingly. These are the first and second part valve 43 . 44 reconfigured so that on the one hand the closing body 431 and the corresponding control edge 433 of the first part valve 43 downstream of the valve opening 434 , are arranged and on the other hand, the closing body 441 and the corresponding control surface 443 of the second part valve 44 upstream of the valve opening 444 are arranged. In addition, then the solenoid part 3 be reconfigured so that its direction of actuation of the valve member 4 is directed away (in 2 up).
Gemäß 2 ist zulaufseitig, d.h. stromauf, des ersten Teilventils 43 in der Zulauföffnung P bzw. in dem Zulaufbereich eine optionale erste Strömungsführungseinrichtung 46 angeordnet, welche dem zufließenden Fluid im Bereich des ersten Teilventils 43 einen Drall aufprägt. Dies ist so zu verstehen, dass die das erste Teilventil 43 durchströmenden Fluidteilchen einen Strudel um die Längsachse L bilden. Nach Durchströmen des ersten Teilventils 43 gelangt das Fluid in einen Zwischenraum 47, wo sich die Fluidstömung in eine erste Teilströmung hin zu dem ersten Ablaufbereich A und eine zweite Teilströmung hin zu dem zweiten Teilventil 44 dem zweiten Ablaufbereich T aufteilt, vorausgesetzt das zweite Teilventil 44 ist zumindest teilweise geöffnet. Das Mengenverhältnis der ersten und zweiten Teilströmung wird durch die Öffnungsweite des zweiten Teilventils 44, im Detail durch die effektive Ventilöffnungsfläche des zweiten Teilventils 44, bestimmt. According to 2 is upstream, ie upstream, of the first part valve 43 in the inlet opening P or in the inlet region an optional first flow guiding device 46 arranged, which the inflowing fluid in the region of the first part valve 43 imprint a twist. This is to be understood as being the first part valve 43 flowing fluid particles form a vortex about the longitudinal axis L. After flowing through the first part valve 43 the fluid enters a gap 47 where the fluid flow in a first partial flow towards the first discharge area A and a second partial flow towards the second partial valve 44 the second drain region T, provided the second part valve 44 is at least partially open. The quantitative ratio of the first and second partial flow is determined by the opening width of the second part valve 44 in detail through the effective valve opening area of the second part valve 44 , certainly.
Es sind mehrere radiale Ablauföffnungen A des ersten Ablaufbereichs im Gehäuse 41 des Ventilteils 4 vorgesehen, zum Abfluss der ersten Teilströmung. Zudem sind auch mehrere radiale Ablauföffnungen T des zweiten Ablaufbereichs in dem Gehäuse 41 vorgesehen, zum Ablauf der zweiten Teilströmung. Es genügt jedoch jeweils nur eine Ablauföffnung A, T vorzusehen. Außerdem können die Ablauföffnungen A, T je nach Kanalführung im Gehäuse 41 auch axial aus diesem austreten. There are a plurality of radial drain openings A of the first drainage area in the housing 41 of the valve part 4 provided, to the outflow of the first partial flow. In addition, a plurality of radial discharge openings T of the second discharge area in the housing 41 provided for the expiration of the second partial flow. However, it is sufficient in each case only one drain opening A, T provide. In addition, the drain openings A, T depending on the channel guide in the housing 41 also emerge axially from this.
Ebenfalls optional ist, wie in 2 dargestellt, in dem Zwischenraum 47 stromauf des zweiten Teilventils 43, strömungstechnisch zwischen dem ersten und zweiten Ablaufbereich A, T, eine zweite Strömungsführungseinrichtung 48 vorgesehen. Diese ist derart ausgeführt, dass das zu dem zweiten Auslaufbereich T strömende Fluid, d.h. die zweite Teilströmung, im Bereich des zweiten Teilventils 44 in einen Drall um die Längsachse L versetzt wird. Bevorzugt sind die Strömungsführungseinrichtungen 46, 48 wie dargestellt so ausgeführt, dass die durch sie erzeugten Dralls der Fluidströmungen den gleichen Drehsinn haben. Also optional is as in 2 shown in the space 47 upstream of the second part valve 43 , Fluidically between the first and second drain region A, T, a second flow guide device 48 intended. This is designed such that the fluid flowing to the second outlet region T, ie the second partial flow, in the region of the second part valve 44 is set in a twist about the longitudinal axis L. The flow guidance devices are preferred 46 . 48 as shown executed so that the swirls generated by them of the fluid flows have the same direction of rotation.
3 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Sitzventil, das sich in einer Öffnungsstellung befindet. Hierbei kann es sich um das Teilventil 44 aus 2 handeln. Das Sitzventil weist zumindest einen zwischen der gezeigten Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbaren kegelförmigen Schließkörper 441 sowie eine Ventilblende 442 auf. Die Ventilblende 442 verfügt über eine durch den Schließkörper 441 verschließbare hohlkegelförmige Ventilöffnung 444. Der Schließkörper 441 weist zumindest einen ersten Kegelbereich 445, mit einem ersten Kegelwinkel K1 auf, sowie einen zweiten Kegelbereich 446 mit einem zweiten Kegelwinkel K2. Diese Kegelbereiche 445, 446 wirken mit der Ventilblende 442 und der Ventilöffnung 444 strömungstechnisch zusammen. Eine sich beim Öffnen des Sitzventils zwischen diesen Kegelbereichen 445, 446 und der Ventilblende 442, im Detail einer Steuerfläche 443 der Ventilblende 442, ausbildende effektive Ventilöffnungsfläche legt die durch das Sitzventil strömende Fluidmenge fest. Die Kegelwinkel K1, K2 sind zueinander unterschiedlich groß. Wie gezeigt kann dabei der zweite Kegelwinkel K2 kleiner als der erste Kegelwinkel K2 ausgeführt sein. 3 shows a longitudinal section through an inventive seat valve, which is in an open position. This may be the part valve 44 out 2 act. The seat valve has at least one between the illustrated open position and a closed position movable conical closing body 441 and a valve cover 442 on. The valve cover 442 has a through the closing body 441 lockable hollow conical valve opening 444 , The closing body 441 has at least a first cone area 445 , with a first cone angle K1 on, and a second cone area 446 with a second cone angle K2. These cones areas 445 . 446 work with the valve cover 442 and the valve opening 444 fluidically together. A when opening the poppet valve between these tapered areas 445 . 446 and the valve cover 442 , in detail of a control surface 443 the valve cover 442 Effective valve opening area defines the amount of fluid flowing through the seat valve. The cone angles K1, K2 are different from each other. As shown, the second cone angle K2 can be made smaller than the first cone angle K2.
Der Schließkörper 441 ist so ausgebildet, dass sich ein Übergang U (schraffiert dargestellt) zwischen dem ersten Kegelbereich 445 und dem zweiten Kegelbereich 446 zumindest dann radial innerhalb der hohlkegelförmigen Ventilöffnung 444 befindet, wenn sich der Schließkörper 441 in seiner Schließstellung befindet. Das heißt, dass die hohlkegelförmige Ventilöffnung 444 dann den Übergang U in radialer Richtung umgibt. In der gezeigten Öffnungsstellung des Schließkörpers 441 befindet sich der erste Kegelbereich 445 mit dem Winkel K1 radial außerhalb der Ventilöffnung 444. Der Übergang U befindet sich dann beispielsweise in dieser Stellung des Schließkörpers 441 genau auf Höhe eines axialen Randes der Ventilöffnung 444. The closing body 441 is formed so that a transition U (shown hatched) between the first cone portion 445 and the second cone area 446 at least then radially within the hollow cone-shaped valve opening 444 located when the closing body 441 is in its closed position. That is, the hollow conical valve opening 444 then surrounds the transition U in the radial direction. In the illustrated open position of the closing body 441 is the first cone area 445 with the angle K1 radially outside the valve opening 444 , The transition U is then, for example, in this position of the closing body 441 exactly at the height of an axial edge of the valve opening 444 ,
Der Übergang U ist im gezeigten Beispiel als Innenradius ausgeführt, kann alternativ aber auch als Innenkante ausgeführt sein. Der Übergang U wird dementsprechend durch einen Bereich zwischen den beiden Kegelbereichen 445, 446 des Schließkörpers 441 gebildet. Im in 3 gezeigten Beispiel weist der Übergang U auch gleichzeitig einen radialen Versatz zwischen den Kegelbereichen 445, 446 auf. Somit ist eine Stufe an dem Schließkörper 441 ausgebildet. The transition U is executed in the example shown as an inner radius, but may alternatively be designed as an inner edge. The transition U is accordingly through an area between the two cone areas 445 . 446 of the closing body 441 educated. Im in 3 As shown, the transition U also has a radial offset between the conical areas 445 . 446 on. Thus, there is a step on the closing body 441 educated.
Die hohlkegelförmige Ventilöffnung 444 weitet sich in Öffnungsrichtung (Pfeil Ö) des Schließkörpers 441 stetig mit einem einzigen Ventilsitz-Kegelwinkel K3 auf. Dieser Ventilsitz-Kegelwinkel K3 entspricht bevorzugt dem ersten Kegelwinkel K1 des Schließkörpers 441. Somit kann der Schließkörper 441 in seiner Schließstellung flächig an der Steuerfläche 443 der Ventilblende 442 innerhalb der Ventilöffnung 444 anliegen. In Schließrichtung des Schließkörpers (Pfeil S) ist unmittelbar an die Ventilöffnung 444 angrenzend eine optionale Strömungsführungseinrichtung 48 vorgesehen. Hierbei kann es sich um die Strömungsführungseinrichtung 48 der 2 handeln. Die Strömungsführungseinrichtung 48 ist so ausgeführt, dass einem in Richtung der Ventilöffnung 444 fließenden Fluid ein Drall um die Längsachse L des Sitzventils aufprägt wird. The hollow conical valve opening 444 widens in the opening direction (arrow Ö) of the closing body 441 steadily with a single valve seat cone angle K3 on. This valve seat cone angle K3 preferably corresponds to the first cone angle K1 of the closing body 441 , Thus, the closing body 441 in its closed position flat on the control surface 443 the valve cover 442 inside the valve opening 444 issue. In the closing direction of the closing body (arrow S) is directly to the valve opening 444 adjacent an optional flow guide device 48 intended. This may be the flow guiding device 48 of the 2 act. The flow guide device 48 is designed so that one in the direction of the valve opening 444 flowing fluid is imparted a twist about the longitudinal axis L of the poppet valve.
Die Strömungsführungseinrichtung 48 weist eine in Öffnungsrichtung (Pfeil Ö) des Schließkörpers 441 zunehmende Verengung 481 auf, an welche sich die Ventilöffnung 444 unmittelbar anschließt. Der Ventilöffnung-Kegelwinkel K3 entspricht einem Austrittswinkel K4 des Fluids am austrittsseitigen Ende der zunehmenden Verengung 481. Die bevorzugte Fließrichtung des das Sitzventil durchströmenden Fluids ist demzufolge in 3 von unten nach oben, d.h. in Öffnungsrichtung (Pfeil Ö). Statt der zunehmenden Verengung 481 kann auch einfach eine zylinderförmige Öffnung bzw. Bohrung vorgesehen sein. Eine solche Öffnung bzw. Bohrung weist entlang der Längsachse L einen konstanten Querschnitt auf. The flow guide device 48 has an opening direction (arrow Ö) of the closing body 441 increasing narrowing 481 on, to which the valve opening 444 immediately connected. The valve opening cone angle K3 corresponds to an exit angle K4 of the fluid at the exit end of the increasing constriction 481 , The preferred flow direction of the fluid flowing through the seat valve is accordingly in FIG 3 from bottom to top, ie in the opening direction (arrow Ö). Instead of increasing constriction 481 can also be provided simply a cylindrical opening or bore. Such an opening or bore has a constant cross section along the longitudinal axis L.
Die Winkel K1 bis K4 liegen vorliegend zwischen der jeweiligen Fläche bzw. Struktur und der Längsachse L des Sitzventils an. Die Winkel K1 bis K4 sind insbesondere größer 0° und kleiner 90°. Bevorzugt betragen die Winkel K1, K3, K4 jeweils 40° ±5° und der Winkel K2 30° ± 5°. Die Abmessungen a und b geben je einen axialen (im Sinne von parallel zur Längsachse L gemessenen) Abstand zwischen Schließkörper 441 und Ventilblende 442 an, wobei a der Abstand an einem (einlassseitigen) Ende der hohlkegelförmigen Ventilöffnung 444 bildet und b der Abstand am anderen (auslassseitigen) Ende der hohlkegelförmigen Ventilöffnung 444 bildet. Damit ein Schließen des Schließkörpers 441 sichergestellt ist, sollten dieser so ausgeführt sein, dass a immer größer b ist, oder mit anderen Worten, dass das Verhältnis b/a stets kleiner 1 ist. Das Verhältnis b/a kann unter dieser Maßgabe insbesondere 0,9 ± 0,1 betragen. Hierdurch wird eine besonders strömungsgünstige Form des Schließkörpers 441 bewirkt. Bei Verwendung des Sitzventils in einem Fluidventil, wie es in 2 gezeigt ist, kann dann eine progressive p/I-Kennlinie erreicht werden, insbesondere in Verbindung mit der ebenfalls dort gezeigten Strömungsführungseinrichtung 48. The angles K1 to K4 are in the present case between the respective surface or structure and the longitudinal axis L of the seat valve. The angles K1 to K4 are in particular greater than 0 ° and less than 90 °. Preferably, the angles K1, K3, K4 are each 40 ° ± 5 ° and the angle K2 is 30 ° ± 5 °. The dimensions a and b each give an axial (measured in the sense of parallel to the longitudinal axis L) distance between the closing body 441 and valve cover 442 where a is the distance at an (inlet side) end of the hollow cone-shaped valve opening 444 and b is the distance at the other (outlet side) end of the hollow conical valve opening 444 forms. Thus closing the closing body 441 is ensured, they should be designed so that a is always greater than b, or in other words that the ratio b / a is always less than 1. The ratio b / a can be under this proviso in particular 0.9 ± 0.1. This results in a particularly streamlined shape of the closing body 441 causes. When using the poppet valve in a fluid valve, as in 2 is shown, then a progressive p / I characteristic can be achieved, in particular in connection with the flow guidance device also shown there 48 ,
4 zeigt p/I-Kennlinien eines konventionellen elektromagnetisch betätigten Proportional-Fluidventils (proportionale p/I-Kennlinie) und eines progressiven elektromagnetisch betätigten Fluidventils (progessive p/I-Kennlinie). Die in 4 gezeigte progressive p/I-Kennlinie entspricht im Wesentlichen der des Fluidventils aus 2. 4 shows p / I characteristics of a conventional solenoid-operated proportional fluid valve (proportional p / I characteristic) and a progressive solenoid-operated fluid valve (progressive p / I characteristic). In the 4 The progressive p / I characteristic shown corresponds essentially to that of the fluid valve 2 ,
Die p/I-Kennlinie des Proportional-Fluidventils ist als gestrichelte Kurve dargestellt, während die des progressiven Fluidventils als durchgehende Kurve dargestellt ist. Der elektrische Strom I, der durch den Elektromagnetteil (elektromagnetischen Aktor) des jeweiligen Fluidventils geleitet wird, ist mit I bezeichnet und auf der Abszissenachse aufgetragen. Der Fluiddruck (Arbeitsdruck), der sich dann bei dem anliegenden elektrischen Strom I an einer ersten Ablauföffnung des Fluidventils einstellt, ist mit p bezeichnet und auf der Ordinatenachse aufgetragen. The p / I characteristic of the proportional fluid valve is shown as a dashed curve, while that of the progressive fluid valve is shown as a solid curve. The electric current I, which is passed through the solenoid part (electromagnetic actuator) of the respective fluid valve is denoted by I and plotted on the abscissa axis. The fluid pressure (working pressure), which then adjusts to the applied electric current I at a first discharge opening of the fluid valve, is designated by p and plotted on the ordinate axis.
Bei dem konventionellen Proportional-Fluidventil (gestrichelt gezeichnete Kennlinie) stellt sich im Arbeitsbereich des Ventils, der zwischen dem Strom I1 und I2 vorliegt, ein im Wesentlichen proportionaler Fluiddruck p ein, der zwischen p1 und p2 liegt. Im Arbeitsbereich ist der an der ersten Ablauföffnung des Fluidventils sich einstellende Fluiddruck p daher im Wesentlichen proportional zum angelegten elektrischen Strom I. Außerhalb des Arbeitsbereichs zwischen I1 und I2 ist die Kennlinie abgeflacht und es liegt keine Proportionalität zwischen Fluiddruck p und elektrischem Strom I vor. In the case of the conventional proportional fluid valve (dashed curve), a substantial change occurs in the working range of the valve which exists between the currents I1 and I2 proportional fluid pressure p, which is between p1 and p2. In the working range, the fluid pressure p at the first discharge opening of the fluid valve is therefore substantially proportional to the applied electric current I. Outside the working range between I1 and I2, the characteristic is flattened and there is no proportionality between fluid pressure p and electric current I.
Bei dem progressiven Fluidventil (durchgehend gezeichnete Kennlinie) liegt in einem ersten Arbeitsbereich, der zwischen dem elektrischen Strom I3 und I4 vorliegt, eine Proportionalität zum anliegenden Fluiddruck p vor, dessen Wert zwischen p3 und p4 beträgt. In diesem ersten Arbeitsbereich ist der an der ersten Ablauföffnung des Fluidventils sich einstellende Fluiddruck p daher im Wesentlichen proportional zum zugeführten elektrischen Strom I. In einem zweiten Arbeitsbereich, der ab dem elektrischen Strom I4 vorliegt, steigt die Kennlinie stark progressiv an. Der Enddruck am rechten Ende der gezeigten Kennlinie entspricht hierdurch dem Enddruck des konventionellen Proportional-Fluidventils. Beide Ventile können daher den gleichen Enddruck ausgeben. In the case of the progressive fluid valve (continuously drawn characteristic curve), a proportionality to the applied fluid pressure p, whose value lies between p3 and p4, is present in a first working region, which is present between the electric currents I3 and I4. In this first operating range, the fluid pressure p which arises at the first discharge opening of the fluid valve is therefore essentially proportional to the supplied electrical current I. In a second operating range, which is present from the electric current I4, the characteristic increases strongly progressively. The final pressure at the right end of the characteristic curve shown hereby corresponds to the final pressure of the conventional proportional fluid valve. Both valves can therefore output the same final pressure.
Es ist erkennbar, dass die Steigung der Kennlinie des konventionellen Proportional-Fluidventils zwischen I1 und I4 bzw. p1 und p2 gegenüber der Kennlinie des progressiven Fluidventils wischen I3 und I4 bzw. p3 und p4 deutlich steiler ist. Bei einer steilen p/I-Kennlinie erzeugen kleine Änderungen des elektrischen Stromes I relativ große Änderungen des anliegenden Fluiddrucks p. Ein solches Ventil ist daher schwerer regelbar, da sich Stromschwankungen, die in jedem elektrischen Netz auftreten können, stark auf den Fluiddruck p auswirken. Stromschwankungen im Bereich zwischen I3 und I4 wirken sich bei dem progressiven Fluidventil hingegen nur geringfügig auf den Fluiddruck p aus, da dessen p/I-Kennlinie in diesem Bereich eine deutlich geringere Steigung aufweist. Insbesondere das Einstellen von geringen Drücken, wie sie beispielsweise zum gefühlvollen Betätigen eines Schaltelements eines Fahrzeug-Automatikgetriebes benötigt werden, kann durch ein solches progressive Fluidventil daher vereinfacht werden. Außerdem können über das Fluidventil dann weiterhin hohe Drücke bereitgestellt werden, um das Schaltelement sicher geschlossen zu halten. It can be seen that the slope of the characteristic curve of the conventional proportional fluid valve between I1 and I4 or p1 and p2 is significantly steeper than the characteristic of the progressive fluid valve between I3 and I4 or p3 and p4. With a steep p / I characteristic, small changes in the electric current I produce relatively large changes in the applied fluid pressure p. Such a valve is therefore more difficult to control, since current fluctuations, which can occur in any electrical network, strongly affect the fluid pressure p. Current fluctuations in the range between I3 and I4, on the other hand, have only a slight effect on the fluid pressure p in the case of the progressive fluid valve, since its p / I characteristic curve has a significantly lower slope in this region. In particular, the setting of low pressures, as required for example for the sensitive actuation of a switching element of a vehicle automatic transmission, can therefore be simplified by such a progressive fluid valve. In addition, high pressures can continue to be provided via the fluid valve in order to keep the switching element securely closed.
Das Fluidventil wird daher besonders bevorzugt in einem Fahrzeug-Automatikgetriebe zur Betätigung von Schaltelementen des Getriebes eingesetzt. Mittels eines solchen Schaltelements, das im Übrigen insbesondere eine Kupplung oder Bremse sein kann, werden Übersetzungsstufen des Getriebes ein- und/oder ausgelegt. The fluid valve is therefore particularly preferably used in a vehicle automatic transmission for actuating shift elements of the transmission. By means of such a switching element, which may be, moreover, in particular, a clutch or brake transmission ratios of the transmission are on and / or designed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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elektromagnetischer Aktor electromagnetic actuator
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1111
-
Gehäuse casing
-
1212
-
Magnetspule solenoid
-
1313
-
Magnetjoch yoke
-
131131
-
erste Tauchstufe first diving level
-
132132
-
Magnetsteuerkante Magnetic control edge
-
1414
-
Anker anchor
-
141141
-
Ankerstange anchor rod
-
142142
-
Ankerkörper anchor body
-
143143
-
Antihaftscheibe Non-stick plate
-
144144
-
erste Verjüngung first rejuvenation
-
145145
-
zweite Verjüngung second rejuvenation
-
146146
-
Ankerraum armature space
-
1515
-
Federelement spring element
-
1616
-
Magnetjoch yoke
-
161161
-
Polrohr pole tube
-
162162
-
zweite Tauchstufe second diving level
-
1717
-
Kontaktiervorrichtung contacting
-
1818
-
Lager camp
-
1919
-
Vorspannelement biasing member
-
22
-
Betätigungsmittel actuating means
-
33
-
Elektromagnetteil/elektromagnetischer Aktor Electromagnet part / electromagnetic actuator
-
3131
-
Gehäuse casing
-
44
-
Ventilteil valve part
-
4141
-
Gehäuse casing
-
4242
-
Filterkorb filter basket
-
421421
-
erster Filter first filter
-
422422
-
zweiter Filter second filter
-
4343
-
erstes Teilventil first part valve
-
431431
-
Schließkörper closing body
-
432432
-
Ventilblende valve aperture
-
433433
-
Ventilsteuerkante/Ventilsitz Valve control edge / valve seat
-
434434
-
Ventilöffnung valve opening
-
4444
-
zweites Teilventil second part valve
-
441441
-
Schließkörper closing body
-
442442
-
Ventilblende valve aperture
-
443443
-
Ventilsteuerfläche/Ventilsitz Valve control surface / valve seat
-
444444
-
Ventilöffnung valve opening
-
445445
-
erster Kegelbereich first cone area
-
446446
-
zweiter Kegelbereich second cone area
-
4646
-
erste Strömungsführungseinrichtung first flow guiding device
-
4747
-
Zwischenraum gap
-
4848
-
zweite Strömungsführungseinrichtung second flow guide device
-
481481
-
Verengung narrowing
-
A, TA, T
-
erster/zweiter Ablaufbereich; erste/zweite Ablauföffnung first / second drain area; first / second drain opening
-
A1, A2A1, A2
-
axialer Spalt axial gap
-
D1, D2, D3D1, D2, D3
-
erste/zweite/dritte Außenabmessung; erster/zweiter/dritter Außendurchmesser first / second / third outer dimensions; first / second / third outer diameter
-
d1, d2 d1, d2
-
erste/zweite Innenabmessung‘; erster/zweiter Innendurchmesser first / second inner dimension '; first / second inner diameter
-
I, I1...I4I, I1 ... I4
-
elektrischer Strom electrical current
-
K1, K2, K3, K4K1, K2, K3, K4
-
Kegelwinkel cone angle
-
LL
-
Längsachse longitudinal axis
-
ÖÖ
-
Öffnungsrichtung opening direction
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PP
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Zulaufbereich/Zulauföffnung Inlet area / inlet opening
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p, p1...4p, p1 ... 4
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Fluiddruck fluid pressure
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R1, R2R1, R2
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radialer Spalt radial gap
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SS
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Schließrichtung closing direction
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UU
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Übergang crossing
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Ü1, Ü2Ü1, Ü2
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axiale Überdeckung axial overlap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1729309 A2 [0002] EP 1729309 A2 [0002]
