DE102016218407A1 - Hydraulic switching element - Google Patents

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Max Schäfer
Jens Hoppe
Martin Steigerwald
Stefan Konias
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schaltelement (1) mit einem Gehäuse (9), einem Funktionsraum (8), einer Anschlussöffnung (12) zum Anschluss einer Druckquelle (11) an das hydraulische Schaltelement (1) und einem relativ zum Gehäuse (9) beweglichen Steuerelement (2), wobei das bewegliche Steuerelement (2) oder ein mit dem beweglichen Steuerelement (2) in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel (3) aufweist, welche eine mit der Druckquelle (11) verbindbare Anschlussöffnung (12) des hydraulischen Schaltelements (1) mit einem Funktionsraum (8) des hydraulischen Schaltelements (1) verbindet, wobei an dem Gehäuse (9) Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ermittlung eines Drucks einer Flüssigkeit in einem hydraulischen Schaltelement (1).The invention relates to a hydraulic switching element (1) having a housing (9), a functional space (8), a connection opening (12) for connecting a pressure source (11) to the hydraulic switching element (1) and a housing (9) movable relative to the housing Control element (2), wherein the movable control element (2) or a housing section operatively connected to the movable control element (2) has a throttle (3) which has a connection opening (12) of the hydraulic switching element (1) connectable to the pressure source (11) ) with a functional space (8) of the hydraulic switching element (1), wherein on the housing (9) means for detecting a position of the movable control element (2) are arranged. The invention further relates to a method for determining a pressure of a liquid in a hydraulic switching element (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schaltelement zur Steuerung oder Regelung eines Druckes in einer hydraulischen Versorgungseinheit.The invention relates to a hydraulic switching element for controlling or regulating a pressure in a hydraulic supply unit.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche hydraulische Schaltelemente, insbesondere hydraulische Ventile, bekannt, mit denen eine hydraulische Funktionseinheit mit Druck beaufschlagt werden kann oder ein Steuerdruck für eine hydraulische Funktionseinheit gesteuert und geregelt werden kann.Numerous hydraulic switching elements, in particular hydraulic valves, are known from the prior art with which a hydraulic functional unit can be pressurized or a control pressure for a hydraulic functional unit can be controlled and regulated.

So ist beispielsweise aus der DE 10 2015 202 022 A1 ein Überströmventil für eine hydraulische Hochdruckpumpe bekannt, in der ein Steuerkolben beweglich gegen eine Druckfeder verschiebbar ist und bei Überschreiten eines durch die Druckfeder definierten Druckniveaus eine Rücklaufbohrung freigibt, um den Druck in einem Hydraulikraum des Überströmventils zu reduzieren. Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass der Druck in dem Hydraulikraum nicht bestimmt werden kann und somit eine Funktionsüberprüfung des Überströmventils mittels einer Diagnoseeinheit nicht möglich ist.For example, from the DE 10 2015 202 022 A1 an overflow valve for a high pressure hydraulic pump is known, in which a control piston is movable against a compression spring and displaceable when a pressure level defined by the pressure spring releases a return bore to reduce the pressure in a hydraulic chamber of the spill valve. A disadvantage of such a solution, however, is that the pressure in the hydraulic chamber can not be determined and thus a function check of the overflow valve by means of a diagnostic unit is not possible.

Darüber hinaus sind Druckhalte- und Druckregelventile bekannt, welche zusätzlich einen Drucksensor zur Ermittlung eines hydraulischen Drucks in einem Funktionsraum des Ventils aufweisen. Ein solcher Drucksensor ist jedoch vergleichsweise teuer und führt zu einer deutlichen Kostenerhöhung bei der Herstellung und Montage des Ventils.In addition, pressure holding and pressure control valves are known, which additionally have a pressure sensor for determining a hydraulic pressure in a functional space of the valve. However, such a pressure sensor is relatively expensive and leads to a significant cost increase in the manufacture and assembly of the valve.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Schaltelement bereitzustellen, bei dem eine Funktionsüberprüfung oder eine Druckermittlung ohne einen kostenintensiven Drucksensor möglich ist.The object of the invention is to provide a hydraulic switching element in which a function check or a pressure determination without a costly pressure sensor is possible.

Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes hydraulisches Schaltelement mit einem Gehäuse, einem Funktionsraum, einer Anschlussöffnung zum Anschluss einer Druckquelle an das hydraulische Schaltelement und einem relativ zum Gehäuse beweglichen Steuerelement gelöst, wobei das bewegliche Steuerelement oder ein mit dem beweglichen Steuerelement in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel aufweist, welche eine mit der Druckquelle verbindbare Anschlussöffnung des hydraulischen Schaltelements mit einem Funktionsraum des hydraulischen Steuerelements hydraulisch verbindet, wobei an dem Gehäuse Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements angeordnet sind. Durch die Überwachung einer Position des beweglichen Steuerelements, insbesondere eines Kolbens, kann auf einen in dem hydraulischen Schaltelement anliegenden Druck geschlossen werden, wodurch ein zusätzlicher Drucksensor entfallen kann. Dadurch können die Kosten für das hydraulische Schaltelement gesenkt werden, insbesondere bei einfachen hydraulischen Schaltelementen, in denen es eher um eine qualitative Druckmessung, d.h. die Überprüfung, ob ein hydraulischer Steuerdruck überhaupt anliegt, als um eine quantitative Druckmessung geht.The object is achieved by an inventive hydraulic switching element having a housing, a functional space, a connection opening for connecting a pressure source to the hydraulic switching element and a relative to the housing movable control, wherein the movable control or standing in operative connection with the movable control housing portion a throttle which hydraulically connects a connection opening of the hydraulic switching element which can be connected to the pressure source to a functional space of the hydraulic control element, wherein means for detecting a position of the movable control element are arranged on the housing. By monitoring a position of the movable control element, in particular a piston, it is possible to conclude that there is pressure in the hydraulic switching element, as a result of which an additional pressure sensor can be dispensed with. This can reduce the cost of the hydraulic shift element, particularly in simple hydraulic shift elements which are more likely to provide a qualitative pressure measurement, i. Checking whether a hydraulic control pressure is applied at all, as to a quantitative pressure measurement.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterentwicklungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Schaltelements möglich.The features listed in the dependent claims advantageous developments and improvements of the independent claim specified hydraulic switching element are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerelement gegen eine Federkraft einer Feder verschiebbar ist, wenn die Anschlussöffnung mit einem Betriebsdruck beaufschlagt wird. Dabei wird das bewegliche Steuerelement bei einer Druckbeaufschlagung des hydraulischen Schaltelements gegen die Feder verschoben. Dabei kann aus der Verformung der Federung und der damit verbundenen Verschiebung des Steuerelements gegen die Feder auf einen Druck in dem hydraulischen Schaltelement geschlossen werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the control element is displaceable against a spring force of a spring, when the connection opening is acted upon by an operating pressure. In this case, the movable control element is displaced against the spring when the hydraulic switching element is pressurized. It can be concluded from the deformation of the suspension and the associated displacement of the control against the spring to a pressure in the hydraulic switching element.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Steuerelement einen metallischen Abschnitt aufweist. Durch einen metallischen Abschnitt kann die Position des Steuerelements auf einfache Art und Weise über einen elektromagnetischen Effekt ermittelt werden.According to an advantageous development it is provided that the control has a metallic portion. By a metallic portion, the position of the control can be determined in a simple manner via an electromagnetic effect.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn in oder an dem Gehäuse eine elektrische Spule zur Erfassung einer Position des beweglichen Steuerelements angeordnet ist. Dadurch kann die Position des beweglichen Steuerelements über eine induktive Wirkung des metallischen Abschnitts des beweglichen Steuerelements erfasst werden und diese Induktivität ermöglicht somit eine qualitative und quantitative Aussage über den in dem hydraulischen Schaltelement vorliegenden Druck.It is particularly preferred if in or on the housing, an electrical coil for detecting a position of the movable control element is arranged. Thereby, the position of the movable control element can be detected via an inductive effect of the metallic portion of the movable control element and this inductance thus enables a qualitative and quantitative statement about the present in the hydraulic switching element pressure.

Alternativ kann die Position des beweglichen Steuerelements auch anhand eines kapazitiven Effekts bestimmt werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn sich der Durchmesser des beweglichen Steuerelements in dem von der elektrischen Spule erfassten Bereich, vorzugsweise kontinuierlich, verändert, um anhand eines sich ändernden Abstands und einer damit verbundenen sich verändernden Kapazität auf die Lage des beweglichen Steuerelements in dem Gehäuse zu schließen. Somit ist eine Aussage zu dem Druck in dem hydraulischen Schaltelement möglich.Alternatively, the position of the movable control element can also be determined on the basis of a capacitive effect. For this purpose, it is advantageous if the diameter of the movable control element in the area covered by the electric coil, preferably continuously, changes in order to close the position of the movable control element in the housing by means of a changing distance and an associated changing capacity , Thus, a statement about the pressure in the hydraulic switching element is possible.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerelement einen ersten Abschnitt zur Aufnahme einer Feder und einen zweiten Abschnitt zur Ausbildung des Funktionsraums aufweist, wobei der zweite Abschnitt aus einem Kunststoff ausgebildet ist, in welchen ein metallisches Röhrchen zur Ausbildung der Drossel eingelegt ist. Durch einen ersten, formstabilen Abschnitt, insbesondere einen Magnetanker, des beweglichen Steuerelements ist eine vereinfachte Aufnahme der Feder in dem hydraulischen Schaltelement möglich. Bevorzugt ist dieser erste Abschnitt metallisch, insbesondere aus einem Stahl, ausgebildet, um eine induktive Wirkung auf die elektrische Spule auszuüben und somit eine einfache Ermittlung der Position des beweglichen Steuerelements zu ermöglichen. Der zweite Abschnitt ist vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet, um das Gewicht (und damit verbunden die Trägheit) des beweglichen Steuerelements zu reduzieren. Um eine Drossel in einem Kunststoffteil auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn in das Kunststoffteil bei der Urformung, insbesondere in einem Spritzgussprozess, ein metallisches Röhrchen zur Ausbildung der Drossel eingelegt wird, welche in diesem Urformungsprozess stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem zweiten Abschnitt des Steuerelements verbunden wird. Zwar ließe sich prinzipiell eine Drossel in dem zweiten Abschnitt des Steuerelements auch durch eine entsprechende Werkzeuggeometrie ausbilden, jedoch ist es für einen langen, dünnen Kanal wie eine Drossel vorteilhaft, diesen durch ein Einlegeteil auszubilden, da das Werkzeug in diesem Bereich ansonsten sehr dünn und damit verschleißanfällig ausgebildet werden müsste. Zudem erleichtert ein Einlegeteil das Ausformen eines Spritzgussteils gegenüber einem zweiten Abschnitt, in dem eine Drossel mittels Formgebung des Werkzeuges eingebracht ist.In an advantageous further development of the invention, it is provided that the control element has a first section for receiving a spring and a second section for forming the functional space, the second section comprising a plastic is formed, in which a metallic tube is inserted to form the throttle. By a first, dimensionally stable portion, in particular a magnet armature, the movable control element, a simplified recording of the spring in the hydraulic switching element is possible. Preferably, this first portion is metallic, in particular made of a steel, designed to exert an inductive effect on the electric coil and thus to allow easy determination of the position of the movable control element. The second portion is preferably formed of plastic to reduce the weight (and associated inertia) of the movable control member. In order to form a throttle in a plastic part, it is advantageous if a metallic tube for forming the throttle is inserted into the plastic part in the primary molding, in particular in an injection molding process, which in this primary forming process cohesively and / or positively with the second portion of the control is connected. Although in principle a throttle in the second section of the control element could also be formed by a corresponding tool geometry, it is advantageous for a long, thin channel such as a throttle to form this through an insert since the tool is otherwise very thin in this region and thus wear-prone would have to be trained. In addition, an insert facilitates the molding of an injection molded part relative to a second section, in which a throttle is introduced by means of shaping of the tool.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn in dem zweiten Abschnitt des Steuerelements eine Öffnung ausgebildet ist, welche in radialer Richtung einen Ausgleich zwischen einem Zapfen des ersten Abschnitts und dem zweiten Abschnitt ermöglicht. Aus Gründen der Führung und der Dichtheit ist es vorteilhaft, wenn jeweils an dem ersten Abschnitt und an dem zweiten Abschnitt des Steuerelements ein Führungsbereich ausgebildet ist, mit dem der jeweilige Abschnitt in der Bohrung des Gehäuses geführt ist. Um bei engen Toleranzen bezüglich des Führungsspiels in der Bohrung ein Verklemmen des Steuerelements zu vermeiden, weist der zweite Abschnitt des Steuerelements eine Öffnung auf, welche in radialer Richtung hinreichend Spiel hat, um einen Achsversatz zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Steuerelements auszugleichen. Dadurch wird die Gefahr eines Verklemmens des beweglichen Steuerelements reduziert. Zudem ist eine hydraulische Abdichtung erleichtert, da die Lage des Steuerelements zur Bohrung im Gehäuse verbessert wird und somit ein gleichmäßiger Anpressdruck an den Dichtflächen, insbesondere an einer umlaufenden Mantelfläche des beweglichen Steuerelements, erreicht werden kann.It is particularly advantageous if in the second portion of the control, an opening is formed, which allows in the radial direction compensation between a pin of the first portion and the second portion. For reasons of guidance and tightness, it is advantageous if in each case on the first portion and on the second portion of the control element, a guide region is formed, with which the respective section is guided in the bore of the housing. In order to avoid jamming of the control with close tolerances with respect to the guide clearance in the bore, the second portion of the control has an opening which has sufficient clearance in the radial direction to compensate for an axial offset between the first portion and the second portion of the control. This reduces the risk of jamming of the movable control element. In addition, a hydraulic seal is facilitated, since the position of the control element for drilling in the housing is improved and thus a uniform contact pressure on the sealing surfaces, in particular on a circumferential lateral surface of the movable control element, can be achieved.

Alternativ ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt des Steuerelements durch eine Öffnung den ersten Abschnitt des Steuerelements zentriert, wobei in diesem Fall nur an einem der Abschnitte, vorzugsweise an dem fluidbeaufschlagten zweiten Abschnitt, eine Führungsfläche zum Führen des Steuerelements in der Bohrung des Gehäuses vorgesehen ist. Dadurch kann die Gefahr eines Verklemmens des beweglichen Steuerelements reduziert werden.Alternatively, it is provided that the second portion of the control centered through an opening the first portion of the control, in which case a guide surface for guiding the control is provided in the bore of the housing only on one of the sections, preferably on the second fluidbeaufschlagten , Thereby, the risk of jamming of the movable control can be reduced.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drossel durch einen an der Mantelfläche des Steuerelements oder einen mit der Mantelfläche des Steuerelements in Wirkverbindung stehenden Gehäuseabschnitt als eine Spiralnut ausgebildet ist. Dadurch kann auf ein Einlegeteil verzichtet werden, wodurch sich die Fertigung des beweglichen Steuerelements vereinfachen lässt.In a further, preferred embodiment of the invention, it is provided that the throttle is designed as a spiral groove by means of a housing section that is operatively connected to the lateral surface of the control element or to a housing section that is in operative connection with the lateral surface of the control element. This eliminates the need for an insert, which can simplify the production of the movable control.

Gemäß einer weiteren, alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements einen Sensor umfassen, mit dem eine Position oder eine Positionsveränderung des beweglichen Steuerelements detektiert werden kann. Alternativ zu einer induktiven Ermittlung der Position des beweglichen Steuerelements kann die Position des beweglichen Steuerelements auch über einen Positionssensor, beispielsweise einen Hallsensor oder einen magnetoresistiven Sensor erfasst werden.According to a further, alternative embodiment of the invention it is provided that the means for detecting a position of the movable control element comprise a sensor with which a position or a change in position of the movable control element can be detected. As an alternative to an inductive determination of the position of the movable control element, the position of the movable control element can also be detected via a position sensor, for example a Hall sensor or a magnetoresistive sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das hydraulische Schaltelement als ein Druckhalteventil oder ein Druckregelventil ausgebildet. Das erfindungsgemäße, hydraulische Schaltelement eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen ein vergleichsweise geringer Druckunterschied zwischen der einen Endposition des beweglichen Steuerelements und der anderen Endposition vorherrscht.In a preferred embodiment of the invention, the hydraulic switching element is designed as a pressure-holding valve or a pressure regulating valve. The hydraulic switching element according to the invention is particularly suitable for applications in which a comparatively small pressure difference prevails between the one end position of the movable control element and the other end position.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Drucks einer Flüssigkeit in einem hydraulischen Schaltelement mit einem Gehäuse, einem Funktionsraum, einer Anschlussöffnung zum Anschluss einer Druckquelle an das hydraulische Schaltelement und einem relativ zum Gehäuse beweglichen Steuerelement vorgeschlagen, wobei das bewegliche Steuerelement oder ein mit dem beweglichen Steuerelement in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel aufweist, welche die Anschlussöffnung mit dem Funktionsraum hydraulisch verbindet, wobei in Abhängigkeit der Position des beweglichen Steuerelements auf einen Druck in dem hydraulischen Steuerelement geschlossen wird.According to the invention, a method for determining a pressure of a liquid in a hydraulic switching element with a housing, a functional space, a connection opening for connecting a pressure source to the hydraulic switching element and a relative to the housing movable control element is proposed, wherein the movable control or one with the movable control in operative connection housing section has a throttle which connects the connection opening with the functional space hydraulically, being closed depending on the position of the movable control element to a pressure in the hydraulic control element.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are unless otherwise stated in the individual case, can be combined with each other with advantage.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion in den Zeichnungen jeweils mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen:The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. The same components or components with the same function in the drawings are each identified by the same reference numerals. Show it:

1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Schaltelements in Form eines Druckhalteventils; 1 a sectional view of a first embodiment of a hydraulic switching element according to the invention in the form of a pressure-holding valve;

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Schaltelements in einer Schnittdarstellung. 2 a further embodiment of a hydraulic switching element according to the invention in a sectional view.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltelements 1 dargestellt. Das hydraulische Schaltelement 1 umfasst ein Gehäuse 9, in welchem eine zentrale Bohrung 24 zur Aufnahme eines beweglichen Steuerelements 2 ausgebildet ist. Das bewegliche Steuerelement 2 umfasst einen ersten Abschnitt 5, welcher als ein metallischer Anker 14 ausgebildet ist, und einen zweiten Abschnitt 18, welcher als ein Kolben 19 aus einem Kunststoff ausgeführt ist. In dem Kolben 19 ist eine Drossel 3 ausgebildet, welche durch ein in den Kolben 19 eingebrachtes, metallisches Röhrchen 20 ausgebildet wird. An dem ersten Abschnitt 5 und an dem zweiten Abschnitt 18 ist jeweils eine Führungsfläche ausgebildet, mit welcher der jeweilige Abschnitt 5, 18 in der zentralen Bohrung 24 des Gehäuses 9 geführt ist. Der erste Abschnitt 5 des beweglichen Steuerelements 2 weist eine Öffnung 23 auf, in welche ein Zapfen des zweiten Abschnitts 18 des beweglichen Steuerelements 2 mit einer Spielpassung aufgenommen ist. Die Spielpassung ermöglicht einen Ausgleich zwischen dem ersten Abschnitt 5 und dem zweiten Abschnitt 18 in radialer Richtung, um einen Versatz, insbesondere einen Koaxialitätsfehler oder einen Rundlauffehler, zwischen dem ersten Abschnitt 5 und dem zweiten Abschnitt 18 des Steuerelements 2 auszugleichen. Dabei ist der erste Abschnitt 5 mittels eines Verbindungselements 4, vorzugsweise mittels eines Sicherungsrings 15, mit dem zweiten Abschnitt 18 des beweglichen Steuerelements 2 verbunden. In der zentralen Bohrung 24 ist eine Feder 6 angeordnet, welche in einer Ausnehmung des ersten Abschnitts 5 des beweglichen Steuerelements 2 aufgenommen ist. In dem hydraulischen Schaltelement 1 ist ein Funktionsraum 8 ausgebildet, welcher durch den zweiten Abschnitt 18 des beweglichen Steuerelements 2 und das Gehäuse 9 des hydraulischen Schaltelements 1 begrenzt wird. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Drossel 3 als axiale Drosselbohrung 17 exzentrisch zu einer Mittelachse des Kolbens 19 ausgebildet. Alternativ kann die Drosselbohrung 17 auch als zentrische Bohrung mit einer zusätzlichen Querbohrung an der dem Anker 14 zugewandten Seite des Kolbens 19 ausgeführt sein. Alternativ zu einem in den Kolben 19 eingespritzten metallischen Röhrchen 20 kann die Drossel 3 auch nachträglich in den Kolben 19 eingebracht werden. In 1 is an embodiment of a hydraulic switching element according to the invention 1 shown. The hydraulic switching element 1 includes a housing 9 in which a central bore 24 for receiving a movable control 2 is trained. The movable control 2 includes a first section 5 which acts as a metallic anchor 14 is formed, and a second section 18 which acts as a piston 19 made of a plastic material. In the flask 19 is a throttle 3 formed by a in the piston 19 inserted, metallic tube 20 is trained. At the first section 5 and at the second section 18 in each case a guide surface is formed, with which the respective section 5 . 18 in the central hole 24 of the housing 9 is guided. The first paragraph 5 of the movable control 2 has an opening 23 in which a pin of the second section 18 of the movable control 2 with a clearance fit is added. The clearance allows compensation between the first section 5 and the second section 18 in the radial direction, to offset, in particular a Koaxialitätsfehler or a runout, between the first section 5 and the second section 18 of the control 2 compensate. Here is the first section 5 by means of a connecting element 4 , preferably by means of a securing ring 15 , with the second section 18 of the movable control 2 connected. In the central hole 24 is a spring 6 arranged, which in a recess of the first section 5 of the movable control 2 is included. In the hydraulic switching element 1 is a functional space 8th formed, which through the second section 18 of the movable control 2 and the case 9 of the hydraulic switching element 1 is limited. In the in 1 illustrated embodiment, the throttle 3 as axial throttle bore 17 eccentric to a central axis of the piston 19 educated. Alternatively, the throttle bore 17 also as a centric bore with an additional transverse bore at the anchor 14 facing side of the piston 19 be executed. Alternatively to one in the piston 19 injected metallic tube 20 can the throttle 3 also later in the piston 19 be introduced.

Alternativ zu einer zweiteiligen Ausführung des beweglichen Steuerelements 2 kann das Steuerelement 2 auch einteilig ausgeführt werden, wobei bei einer einteiligen Ausführung ein metallischer Werkstoff für das Steuerelement 2 bevorzugt ist. Anstelle eines metallischen Ankers 14 kann auch ein metallischer Einsatz oder ein metallischer Abschnitt 13 des beweglichen Steuerelements 2 vorgesehen werden. Alternativ kann auch bei einer zweiteiligen Ausführung des beweglichen Steuerelements 2 der Kolben 19 aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, ausgeführt werden.Alternatively to a two-part version of the movable control 2 can the control 2 also be made in one piece, wherein in a one-piece design, a metallic material for the control 2 is preferred. Instead of a metallic anchor 14 can also be a metallic insert or a metallic section 13 of the movable control 2 be provided. Alternatively, even in a two-part embodiment of the movable control 2 The piston 19 made of a metallic material, in particular of steel or aluminum.

In das Gehäuse 9 ist eine elektrische Spule 10 eingelassen, über welche eine Position oder eine Positionsveränderung des metallischen Ankers 14 erfasst werden kann. Das Gehäuse 9 weist ein Anschraubflansch 7 auf, welches sich über eine in radialer Richtung über eine Grundform des Gehäuses 9 erhebt. Der Anschraubflansch 7 weist eine nicht dargestellte Öffnung auf, über welche das Schaltelement 1 mittels eines einfachen Verbindungselements, vorzugsweise mittels einer Schraube, mit einer Funktionseinheit, beispielsweise einen Motorblock eines Verbrennungsmotors, verbinden lässt. Das Gehäuse 9 umfasst einen als Spüldrosselgehäuse 16 bezeichneten Abschnitt zur Aufnahme des zweiten Abschnitts 18 des beweglichen Steuerelements 2, welcher eine Anschlussöffnung 12 zum Anschluss an eine Druckquelle 11, beispielsweise einen Druckspeicher oder eine Pumpe, aufweist. Das Spüldrosselgehäuse 16 weist ferner eine zweite Anschlussöffnung 25 zur Verbindung mit einer Funktionseinheit auf. An dem Spüldrosselgehäuse 16 ist eine umlaufende Nut 26 zur Aufnahme einer Dichtung 21 ausgebildet, um einen hydraulisch dichten Einbau des Gehäuses 9 an einer Funktionseinheit, insbesondere einem Motorblock, zu ermöglichen. Anstelle einer elektrischen Spule 10 kann in dem Gehäuse 9 auch ein Hallsensor oder ein magnetoresistiver Sensor zur Erfassung einer Position oder einer Positionsveränderung des beweglichen Steuerelements 2 vorgesehen sein. Alternativ zu einem Anschraubflansch 7 kann das Gehäuse 9 ein Außengewinde aufweisen, mit welchem das Gehäuse 9 in eine Funktionseinheit, beispielsweise einen Motorblock eines Verbrennungsmotors, eingeschraubt werden kann.In the case 9 is an electrical coil 10 let in, via which a position or a change in position of the metallic anchor 14 can be detected. The housing 9 has a screw-on flange 7 on, which extends over a radial direction over a basic shape of the housing 9 rises. The screw-on flange 7 has an opening, not shown, via which the switching element 1 can be connected by means of a simple connecting element, preferably by means of a screw, with a functional unit, such as an engine block of an internal combustion engine. The housing 9 includes a purging throttle body 16 designated section for receiving the second section 18 of the movable control 2 , which has a connection opening 12 for connection to a pressure source 11 , For example, a pressure accumulator or a pump having. The purge throttle housing 16 also has a second connection opening 25 for connection to a functional unit. At the scavenger housing 16 is a circumferential groove 26 for receiving a seal 21 designed to provide a hydraulically sealed installation of the housing 9 on a functional unit, in particular an engine block to allow. Instead of an electric coil 10 can in the case 9 also a Hall sensor or a magnetoresistive sensor for detecting a position or a position change of the movable control element 2 be provided. Alternative to a screw-on flange 7 can the case 9 have an external thread, with which the housing 9 in a functional unit, such as an engine block of an internal combustion engine, can be screwed.

Nachfolgend ist die Funktion eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Schaltelements 1 bei einer Verwendung als Druckregelventil an einem Abstützelement an einem Verbrennungsmotor beschrieben. Bei Stillstand des Verbrennungsmotors liegt an der Anschlussöffnung 12 kein Öldruck an, und das bewegliche Steuerelement 2 wird durch die Feder 6 in Richtung der Anschlussöffnung 12 bis an einen Endanschlag 27 im Spüldrosselgehäuse 16 verschoben. Bei einem Motorbetrieb des Verbrennungsmotors und nicht geschaltetem Abstützelement liegt an der der Anschlussöffnung 12 zugewandten Stirnseite 29 des Kolbens 19 der Motoröldruck an, und an der zweiten Anschlussöffnung 25 ein Spüldruck, welcher niedriger als der Druck an der Stirnseite 29 des Kolbens 19 ist. Dadurch werden der Kolben 19 und der damit verbundene Anker 14 gegen die Feder 6 verschoben, wodurch sich das bewegliche Steuerelement in Richtung der Feder 6 verschiebt. Bei Motorbetrieb des Verbrennungsmotors und geschaltetem Abstützelement liegt sowohl an der Stirnseite 29 des Kolbens 19 als auch an der zweiten Anschlussöffnung 25 der Motoröldruck an. Dadurch ist die auf Grund des Öldrucks auf den Kolben 19 wirkende Kraft ausgeglichen, sodass die Feder 6 das bewegliche Steuerelement 2 in Richtung des Endanschlags 27 im Spüldrosselgehäuse 16 verschiebt. Da die Induktivität einer Magneteinheit, welche die elektrische Spule 10 und das Gehäuse 9 sowie den Anker 14 umfasst, von der Position des Ankers 14 abhängig ist, ergeben sich in den beiden Endlagen des beweglichen Steuerelements 2 unterschiedliche Induktivitäten. Diese können in einem Steuergerät des Verbrennungsmotors ausgewertet werden und auf diese Weise ermittelt werden, in welcher Position sich der Anker 14 und somit das bewegliche Steuerelement 2 befindet. Dadurch kann überwacht werden, ob an der zweiten Anschlussöffnung 25 bzw. einem mit der zweiten Anschlussöffnung 25 verbundenen Abstützelement der Motoröldruck anliegt.The following is the function of a hydraulic switching element according to the invention 1 when used as a pressure control valve on a support element on an internal combustion engine described. At standstill of the internal combustion engine is at the connection opening 12 no oil pressure, and the movable control 2 is by the spring 6 in the direction of the connection opening 12 to an end stop 27 in the purge throttle housing 16 postponed. In an engine operation of the internal combustion engine and not switched support element is located at the connection opening 12 facing end face 29 of the piston 19 the engine oil pressure on, and at the second port 25 a purge pressure which is lower than the pressure at the front 29 of the piston 19 is. This will cause the piston 19 and the associated anchor 14 against the spring 6 shifted, causing the movable control in the direction of the spring 6 shifts. During engine operation of the internal combustion engine and switched support element is located both on the front side 29 of the piston 19 as well as at the second connection opening 25 the engine oil pressure on. This is due to the oil pressure on the piston 19 balanced force, so that the spring 6 the movable control 2 towards the end stop 27 in the purge throttle housing 16 shifts. As the inductance of a magnet unit, which is the electric coil 10 and the case 9 as well as the anchor 14 includes, from the position of the anchor 14 depends, arise in the two end positions of the movable control 2 different inductances. These can be evaluated in a control unit of the internal combustion engine and be determined in this way, in which position the armature 14 and thus the movable control 2 located. As a result, it is possible to monitor whether at the second connection opening 25 or one with the second connection opening 25 connected support the engine oil pressure is applied.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltelements 1 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie in 1 dargestellt, ist die Drossel 3 nicht durch eine Bohrung in das bewegliche Steuerelement 2 eingebracht, sondern in Form einer Spiralnut 22 in eine Mantelfläche 28 des beweglichen Steuerelements 2, insbesondere des Kolbens 19, eingebracht. Alternativ kann die Drossel 3 auch durch einen Kanal, insbesondere einen spiralförmigen Kanal, an einem mit der Mantelfläche 28 des beweglichen Steuerelements 2 in Wirkverbindung stehenden Gehäuseabschnitt des Gehäuses 9, insbesondere des Spüldrosselgehäuses 16 ausgebildet sein.In 2 is an alternative embodiment of a hydraulic switching element according to the invention 1 shown. With substantially the same structure as in 1 shown is the throttle 3 not through a hole in the movable control 2 introduced, but in the form of a spiral groove 22 in a lateral surface 28 of the movable control 2 , in particular the piston 19 , brought in. Alternatively, the throttle 3 also by a channel, in particular a spiral-shaped channel, at one with the lateral surface 28 of the movable control 2 in operative connection housing portion of the housing 9 , in particular of the purge throttle housing 16 be educated.

Alternativ kann auch das Spüldrosselgehäuse 16 zumindest teilweise entfallen, wenn das bewegliche Steuerelement 2 in einer Aufnahmebohrung in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors angeordnet wird. In diesem Fall sind jedoch eine zusätzliche Verliersicherung und ein zusätzlicher Endanschlag an dem Gehäuse 9 oder an der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes notwendig. Dabei ersetzt die Wandung der Aufnahmebohrung das Spüldrosselgehäuse 16, was zu einer entsprechend aufwendigen Bearbeitung des Zylinderkopfes führt und daher weniger bevorzugt ist.Alternatively, the purge throttle housing 16 at least partially omitted when the movable control 2 is arranged in a receiving bore in a cylinder head of the internal combustion engine. In this case, however, an additional captive and an additional end stop on the housing 9 or at the receiving bore of the cylinder head necessary. The wall of the receiving hole replaces the scavenger housing 16 , which leads to a correspondingly complex machining of the cylinder head and is therefore less preferred.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
hydraulisches Schaltelement hydraulic switching element
22
Steuerelement control
33
Drossel throttle
44
Verbindungselement connecting member
55
erster Abschnitt first section
66
Feder feather
77
Anschraubflansch Screw flange
88th
Funktionsraum function room
99
Gehäuse casing
1010
elektrische Spule electric coil
1111
Druckquelle pressure source
1212
Anschlussöffnung port opening
1313
metallischer Abschnitt metallic section
1414
Anker anchor
1515
Sicherungsring circlip
1616
Spüldrosselgehäuse Spüldrosselgehäuse
1717
Drosselbohrung throttle bore
1818
zweiter Abschnitt second part
1919
Kolben piston
2020
Röhrchen tube
2121
Dichtung poetry
2222
Spiralnut spiral
2323
Öffnung opening
2424
Bohrung drilling
2525
zweite Anschlussöffnung second connection opening
2626
umlaufende Nut circumferential groove
2727
Endanschlag end stop
2828
Mantelfläche lateral surface
2929
Stirnseite front

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015202022 A1 [0003] DE 102015202022 A1 [0003]

Claims (10)

Hydraulisches Schaltelement (1) mit einem Gehäuse (9), einem Funktionsraum (8), einer Anschlussöffnung (12) zum Anschluss einer Druckquelle (11) an das hydraulische Schaltelement (1) und einem relativ zum Gehäuse (9) beweglichen Steuerelement (2), wobei das bewegliche Steuerelement (2) oder ein mit dem beweglichen Steuerelement (2) in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel (3) aufweist, welche eine mit der Druckquelle (11) verbindbare Anschlussöffnung (12) des hydraulischen Schaltelements (1) mit einem Funktionsraum (8) des hydraulischen Schaltelements (1) hydraulisch verbindet, wobei an dem Gehäuse (9) Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) angeordnet sind.Hydraulic switching element ( 1 ) with a housing ( 9 ), a functional space ( 8th ), a connection opening ( 12 ) for connecting a pressure source ( 11 ) to the hydraulic switching element ( 1 ) and a relative to the housing ( 9 ) movable control ( 2 ), wherein the movable control ( 2 ) or one with the movable control ( 2 ) in operative connection housing section a throttle ( 3 ), which one with the pressure source ( 11 ) connectable connection opening ( 12 ) of the hydraulic switching element ( 1 ) with a functional space ( 8th ) of the hydraulic switching element ( 1 ) connects hydraulically, wherein on the housing ( 9 ) Means for detecting a position of the movable control element ( 2 ) are arranged. Hydraulisches Schaltelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (2) gegen eine Federkraft einer Feder (6) verschiebbar ist, wenn die Anschlussöffnung (12) mit einem Betriebsdruck beaufschlagt wird.Hydraulic switching element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the control element ( 2 ) against a spring force of a spring ( 6 ) is displaceable when the connection opening ( 12 ) is subjected to an operating pressure. Hydraulisches Schaltelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (2) einen metallischen Abschnitt (13) aufweist.Hydraulic switching element ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the control element ( 2 ) a metallic section ( 13 ) having. Hydraulisches Schaltelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Gehäuse (9) eine elektrische Spule (10) zur Erfassung einer Position des Steuerelements (2) angeordnet ist.Hydraulic switching element ( 1 ) according to claim 3, characterized in that in or on the housing ( 9 ) an electric coil ( 10 ) for detecting a position of the control ( 2 ) is arranged. Hydraulisches Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (2) einen ersten Abschnitt (5) zur Aufnahme einer Feder (6) und einen zweiten Abschnitt (18) zur Ausbildung des Funktionsraums (8) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (18) aus einem Kunststoff ausgebildet ist, in welchen ein metallisches Röhrchen (20) zur Ausbildung der Drossel (3) eingelegt ist. Hydraulic switching element ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control element ( 2 ) a first section ( 5 ) for receiving a spring ( 6 ) and a second section ( 18 ) for the formation of the functional space ( 8th ), the second section ( 18 ) is formed of a plastic, in which a metallic tube ( 20 ) for the formation of the throttle ( 3 ) is inserted. Hydraulisches Schaltelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (18) des Steuerelements (2) eine Öffnung (23) aufweist, in welcher der erste Abschnitt (5) ein Spiel aufweist, um einen Ausgleich in radialer Richtung, insbesondere einen Achsversatz, zwischen dem ersten Abschnitt (5) und dem zweiten Abschnitt (18) zu ermöglichen.Hydraulic switching element ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the second section ( 18 ) of the control ( 2 ) an opening ( 23 ), in which the first section ( 5 ) has a clearance to compensate in the radial direction, in particular an axial offset, between the first section ( 5 ) and the second section ( 18 ). Hydraulisches Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (3) durch eine an der Mantelfläche (28) des Steuerelements (2) oder einem mit der Mantelfläche (28) des Steuerelements (2) in Wirkverbindung stehenden Gehäuseabschnitt als eine Spiralnut (22) ausgebildet ist.Hydraulic switching element ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the throttle ( 3 ) by a on the lateral surface ( 28 ) of the control ( 2 ) or one with the lateral surface ( 28 ) of the control ( 2 ) in operative connection housing portion as a spiral groove ( 22 ) is trained. Hydraulisches Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) einen Sensor umfassen, mit dem eine Position oder eine Positionsveränderung des beweglichen Steuerelements (2) erfasst werden kann.Hydraulic switching element ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the means for detecting a position of the movable control element ( 2 ) comprise a sensor with which a position or a change in position of the movable control element ( 2 ) can be detected. Hydraulisches Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Schaltelement (1) als ein Druckhalteventil oder ein Druckregelventil ausgebildet ist.Hydraulic switching element ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the hydraulic switching element ( 1 ) is formed as a pressure holding valve or a pressure regulating valve. Verfahren zur Ermittlung eines Drucks einer Flüssigkeit in einem hydraulischen Schaltelement (1) mit einem Gehäuse (9), einem Funktionsraum (8), einer Anschlussöffnung (12) zum Anschluss einer Druckquelle (11) an das hydraulische Schaltelement (1) und einem relativ zum Gehäuse (9) beweglichen Steuerelement (2), wobei das bewegliche Steuerelement (2) oder ein mit dem beweglichen Steuerelement (2) in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel (3) aufweist, welche eine mit der Druckquelle (11) verbindbare Anschlussöffnung (12) des hydraulischen Schaltelements (1) mit einem Funktionsraum (8) des hydraulischen Schaltelements (1) verbindet, wobei an dem Gehäuse (9) Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) angeordnet sind.Method for determining a pressure of a liquid in a hydraulic switching element ( 1 ) with a housing ( 9 ), a functional space ( 8th ), a connection opening ( 12 ) for connecting a pressure source ( 11 ) to the hydraulic switching element ( 1 ) and a relative to the housing ( 9 ) movable control ( 2 ), wherein the movable control ( 2 ) or one with the movable control ( 2 ) in operative connection housing section a throttle ( 3 ), which one with the pressure source ( 11 ) connectable connection opening ( 12 ) of the hydraulic switching element ( 1 ) with a functional space ( 8th ) of the hydraulic switching element ( 1 ), wherein on the housing ( 9 ) Means for detecting a position of the movable control element ( 2 ) are arranged.
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