DE102014205476A1

DE102014205476A1 - Proportionalregelventil

Info

Publication number: DE102014205476A1
Application number: DE102014205476.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Proportionalregelventil, mit einer auf einem Ringabschnitt (1) eines Ventilstößels (2) einwirkenden Hydraulikkraft (F2), die entgegengesetzt zu einer im Einlasskanal (3) des Ventils auf den Ventilstößel (2) wirksamen hydraulischen Eingangskraft (F1) gerichtet ist, wobei zwischen dem Ringabschnitt (1) und einem Ventilsitz (4) der Ventilstößel (2) von einer hydraulisch beaufschlagten Kammer (5) begrenzt ist, in der mit zunehmenden Öffnungshub des Ventilstößels (2) eine Kompensation zwischen der Hydraulikkraft (F2) und der Eingangskraft (F1) infolge einer Absenkung des Hydraulikdrucks in der Kammer (5) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Proportionalregelventil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Radschlupfregelsystem, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 100 16 599 A1 ist bereits ein Proportionalregelventil der gattungsbildenden Art bekannt geworden, das mit einem Ventilgehäuse versehen ist, in dem ein Ventilstößel axial beweglich geführt ist, mit einem Magnetkern, der im Ventilgehäuse gegenüber einem mit dem Ventilstößel verbundenen Magnetanker angeordnet ist, sowie mit einer Feder, die in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers den Ventilstößel druckmitteldicht an einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz hält, wodurch über einen im Ventilsitzkörper vorgesehenen Durchlass die hydraulische Verbindung zwischen einem Einlass- und einem Auslasskanal im Ventilgehäuse getrennt ist.
Das Proportionalregelventil hat jedoch den Nachteil, dass es hydraulisch nicht druckausgeglichen ist, sodass bei entsprechenden Druckschwankungen eine unerwünschte Beeinflussung des Regelverhaltens auftreten kann.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Proportionalregelventil der gattungsbildenden Art unter Beibehaltung eines möglichst einfachen Aufbaus derart zu verbessern, daß vorgenannte Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Proportionalregelventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Nachfolgenden anhand der Beschreibung mehrerer Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein in der Grundstellung stromlos geschlossenes Proportionalregelventil mit einem Führungskörper zur Darstellung eines hydraulischen Druckausgleichs,
2 eine Perspektivdarstellung für den in 1 im Längsschnitt abgebildeten Führungskörper.
Die 1 zeigt ein in Grundstellung stromlos geschlossenes Proportionalregelventil, dessen abschnittsweise dargestelltes Ventilgehäuse 9 aus einem dickwandigen Rohrkörper und einem im Rohrkörper verstemmten Hülsentopf besteht. Der oberhalb des Rohrkörpers nicht abgebildete Bereich des Ventilgehäuses 9 umfasst einen Magnetkern, der nach Art eines Verschlussstopfens das Oberteil des Ventilgehäuses 9 verschließt. Zwischen dem Magnetkern 15 und einem teilweise im Ventilgehäuse 9 abgebildeten Magnetanker 14 befindet sich eine Druckfeder 11, die in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers 14 einen mit dem Magnetanker 14 verbundenen Ventilstößel 2 in der Schließstellung am Ventilsitz 4 druckmitteldicht positioniert.
Durch eine auf dem Ventilgehäuse 9 angebrachte Ventilspule und einen die Ventilspule umschließenden Jochring lässt sich mittels einer Proportionalregelung des Erregerstroms der Magnetanker 14 stetig in Richtung auf den Magnetkern 15 bewegen, wozu die 1 der Ventilstößel 2 in seiner teilweise vom Ventilsitz 4 abgehobenen Position zeigt, in der ein definierter Volumenstrom durch den unterhalb des Ventilsitzes 4 in den Hülsentopf des Ventilgehäuses 9 einmündenden Einlasskanal 3 in den Hülsentopf gelangt, der somit hydraulisch mit einem oberhalb des Ventilsitzes 4 in den Hülsentopf einmündenden Auslasskanal 7 in Verbindung steht. Dabei ist infolge des Hydraulikdrucks P2 im Auslasskanal 7 auf einem Ringabschnitt 1 des Ventilstößels 2 eine Hydraulikkraft F2 als Schließkraft wirksam, die entgegengesetzt zu einer im Einlasskanal 3 unter dem Hydraulikdruck P1 auf den Ventilstößel 2 wirksamen hydraulischen Eingangskraft F1 (Öffnungskraft) gerichtet ist, wobei zwischen dem Ringabschnitt 1 und dem Ventilsitz 4 der Ventilstößel 2 von einer hydraulisch beaufschlagten Kammer 5 begrenzt ist, mittels der infolge einer Absenkung des Hydraulikdrucks P3 in der Kammer 5 mit zunehmenden Öffnungshub des Ventilstößels 2 vorteilhaft eine Kompensation zwischen der Hydraulikkraft F2 und der Eingangskraft F1 erfolgt.
Hierzu weist die Kammer 5 über einen im Führungskörper 10 eingelassenen Querkanal 8 eine hydraulische Verbindung zu einem im Ventilgehäuse 9 verengten Strömungskanal 6 auf, der die hydraulische Verbindung zwischen dem Einlasskanal 3 und dem Auslasskanal 7 herstellt. Der verengte Strömungskanal 6 und der Querkanal 8 sind somit ein integriertes Bestandteil eines im Ventilgehäuse 9 zur Ausrichtung des Ventilstößels 2 auf den Ventilsitz 4 vorgesehenen Führungskörpers 10, durch den sich der Ventilstößel 2 mit seinem vom Magnetanker 14 abgewandten Bereich mit minimalem Laufspiel äußerst präzise geführt in Richtung des Ventilsitzes 4 hindurch erstreckt. Folglich ist die Kammer 5 besonders kompakt unmittelbar zwischen dem Führungskörper 10 und dem Ventilstößel 2 als einen den Ventilstößel 2 umhüllenden Ringraum ausgebildet, wobei der hülsenförmige Führungskörper 10 als eigenständig handhabbares Patronenbauteil reibschlüssig im Hülsentopf des Ventilgehäuses 9 fixiert ist. Der Führungskörper 10 ist je nach Werkstoffauswahl bevorzugt als Dreh-, Fräs-, oder Kunststoffteil ausgeführt.
Wie besonders deutlich aus der 2 anhand einer Perspektivdarstellung hervor geht, ist der verengte Strömungskanal 6 abschnittsweise am Außenumfang des hohlzylindrischen Führungskörpers 10 als eine Längsnut ausgebildet, die von dem als Querbohrung ausgeführten Querkanal 8 durchdrungen ist. Oberhalb der Längsnut befindet sich am Führungskörper 10 eine Ringnut 12, die in der 1 erkennbar mit dem Auslasskanal 7 und überdies vom Auslasskanal 7 zu einem Druckausgleichskanal 13 führt, der ebenso wie der Strömungskanal 6 als Längsnut an der Mantelfläche des Führungskörpers 10 angeordnet ist, um den oberhalb des Führungskörpers 10 bestehenden Hohlraum des Ventilgehäuses 9 unter dem am Auslasskanal 7 wirksamen hydraulischen Druck setzen zu können, aus dem schließlich die von oben auf dem Ringabschnitt 1 wirksame Hydraulikkraft F2 resultiert.
Wie aus der 1 hervor geht, ist der Ringabschnitt 1 als präzise im Führungskörper 10 aufgenommener Bund unmittelbar am Ventilstößel 2 ausgebildet, der auf der oberen Stirnseite dem hydraulischen Druck P2 und auf der diametralen unteren Stirnseite dem wirksamen Druck P3 in der Kammer 5 ausgesetzt ist, der mit zunehmenden Öffnungshub des Ventilstößels 2 infolge der Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit im Strömungskanal 6 abnimmt (Bernoulli Effekt). Durch die Abnahme des Drucks p3 in der Kammer 5 erhöht sich die von oben auf den Ringabschnitt 1 wirksame Schließkraft (Hydraulikkraft F2) infolge der Druckunterschiede zwischen den Drücken P2, P3 mit dem Ergebnis, dass die bisher am Einlass- und Auslasskanal 3, 7 wirksamen Druckunterschiede entsprechend den daraus resultieren Hydraulikkräften F1, F2 eliminiert sind. Im Ergebnis verhält sich somit die Hydraulikkraft F2 (Schließkraft) proportional zu der am Einlasskanal 3 auf den Ventilstößel 2 entgegengesetzt wirksamen Hydraulikkraft F1 (Öffnungskraft), sodass der Ventilstößel 2 bei entsprechenden Druckschwankungen am Einlass- und Auslasskanal 3, 7 während der Proportionalregelung stabilisiert in der gewünschten Position gehalten werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Ringabschnitt
2: Ventilstößel
3: Einlasskanal
4: Ventilsitz
5: Kammer
6: Strömungskanal
7: Auslasskanal
8: Querkanal
9: Ventilgehäuse
10: Führungskörper
11
12: Ringnut
13: Druckausgleichskanal
14: Magnetanker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10016599 A1 [0002]

Claims

Proportionalregelventil, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Ventilstößel axial beweglich geführt ist, mit einem Magnetkern, der im Ventilgehäuse gegenüber einem mit dem Ventilstößel verbundenen Magnetanker angeordnet ist, sowie mit einer Feder, die in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers den Ventilstößel druckmitteldicht an einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz hält, wodurch über einen im Ventilsitzkörper vorgesehenen Durchlass die hydraulische Verbindung zwischen einem Einlass- und einem Auslasskanal im Ventilgehäuse getrennt ist, sowie mit einer am Ventilgehäuse fixierten Ventilspule zum elektromagnetisch initiierten Abheben des Ventilstößels vom Ventilsitz, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Ringabschnitt (1) des Ventilstößels (2) eine Hydraulikkraft (F2) wirksam ist, die entgegengesetzt zu einer im Einlasskanal (3) auf den Ventilstößel (2) wirksamen hydraulischen Eingangskraft (F1) gerichtet ist, und dass zwischen dem Ringabschnitt (1) und dem Ventilsitz (4) der Ventilstößel (2) von einer hydraulisch beaufschlagten Kammer (5) begrenzt ist, mittels der mit zunehmenden Öffnungshub des Ventilstößels (2) eine Kompensation zwischen der Hydraulikkraft (F2) und der Eingangskraft (F1) durch eine Absenkung des Hydraulikdrucks in der Kammer (5) erfolgt.
Proportionalregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (5) eine hydraulische Verbindung zu einem verengten Strömungskanal (6) aufweist, der eine Verbindung zwischen dem Einlasskanal (3) und dem Auslasskanal (7) herstellt.
Proportionalregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verbindung durch einen in den verengten Strömungskanal (6) einmündenden Querkanal (8) hergestellt ist.
Proportionalregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verengte Strömungskanal (6) und der Querkanal (8) ein Bestandteil eines im Ventilgehäuse (9) ausgebildeten Führungskörpers (10) sind, durch den sich der Ventilstößel (2) mit seinem vom Magnetanker (14) abgewandten Bereich mit minimalem Laufspiel präzise in Richtung des Ventilsitzes (4) geführt hindurch erstreckt.
Proportionalregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar zwischen dem Führungskörper (10) und dem Ventilstößel (2) die Kammer (5) ausgebildet ist.
Proportionalregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (10) als eigenständig handhabbares Patronenbauteil im Ventilgehäuse (9) fixiert ist.
Proportionalregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verengte Strömungskanal (6) abschnittsweise am Außenumfang des Führungskörpers (10) als eine Längsnut ausgebildet ist.
Proportionalregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Strömungskanal (6) am Führungskörper (10) eine Ringnut (12) ausgebildet ist, die mit dem Auslasskanal (7) und mit einem vom Auslasskanal (7) zum Ringabschnitt (1) führenden Druckausgleichskanal (13) verbunden ist.
Proportionalregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringabschnitt (1) als Bund am Ventilstößel (2) ausgebildet ist, der auf seinen entgegengesetzten Stirnseiten dem hydraulischen Druck in der Ringnut (12) und in der Kammer (5) ausgesetzt ist.
Proportionalregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (10) als Dreh-, Fräs-, oder Kunststoffteil ausgeführt ist.