DE3142660A1 - Stroemungsmengensteuerventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungsmengensteuerventil von derjenigen Bauart, bei der die Strömungsmenge einer durch eine Öffnung hindurch tretenden Flüssigkeit dadurch gesteuert wird, daß eine Ventilstange unter Ausnutzung der magnetischen Anziehungskraft einer Magnetspule in der Öffnung, die im Strömungsweg vorgesehen ist, hin und herbewegt wird.

Das Strömungsmengensteuerventil· dieser Bauart wird zum Beispiel gebraucht, um die Strömungsmenge des von der Ölpumpe des Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs zur Servolenkvorrichtung hin gelieferten Arbeitsöls entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu steuern, damit die Steuerkraft bei hoher Fahrgeschwindigkeit größer als bei"geringer Fahrgeschwindigkeit wird, und so dem Fahrer ein der Fahrgeschwindigkeit angemessenes Lenkgefühl vermittelt wird.

Figur 1 zeigt ein Beispiel eines bereits bekannten Strömungsmengensteuerventils B, welches mit einer Servolenkungs-Ölpumpe A verbunden ist. Zwei Pumpengehäuse 1 und 2 bilden ein Pumpengehäuse und nehmen in demselben solche Pumpenbauteile wie einen Rotor 3 mit Schaufeln 3a, eine Trommel 4, eine Seitenplatte 5, eine Druckplatte 6 usw. auf. Die Antriebswelle 7 ist in einem Gehäuse 1 drehbar gelagert und geht durch das Gehäuse hindurch und ist an ihrem inneren Ende mit dem Rotor 3 verbunden. Die vom Motor des Kraftfahrzeugs angetriebene Riemenscheibe 8 ist am äußeren Ende der Welle 7 befestigt. Wenn der Rotor 3 durch die Welle 7 gedreht wird, wird das aus einem nicht gezeichneten Ölvorrat an einen Saugkanal 16 gelieferte Öl über eine Saugleitung 9 von den Schaufeln 3a des Rotors, die radial in die Pumpenkammer hineinragen, angesaugt und wieder abgegeben, um in eine Ausgangsdruckkammer 11, die auf einer Seite einer Druckschaufel 6 vorgesehen ist, ausgestoßen zu werden. Das Arbeitsöl in der Ausgangsdruckkammer

11 wird durch einen im Gehäuse 2 gebildeten Auslaßkanal 12 . Jf und eine Auslaßleitung 13 einer nicht gezeichneten Servolenkvorrichtung und über den zur Druckkammer 11 hin offenen Kanal 14 einem Stromungssteuerventil 15 zugeführt, welches mit einem Überströmventil versehen ist, so daß die Fördermenge der Pumpe unabhängig von der Motordrehzahl stets auf einem Wert unterhalb eines vorgegebenen Höchstwerts gehalten wird.

Das Strömungsmengensteuerventil B zur Steuerung der Strömungsmenge des Arbeitsöls entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist mit der Ölpumpe A in folgender Weise verbunden. Im einzelnen besteht das Strömungsmengensteuerventil 8 aus einem Zylinder 20, der einen zylindrischen Tauchkolben 21 enthält. Ein Ende des Zylinders 20 sitzt in einer·Öffnung . ' 2a, und dabei schließt das innere Ende des Zylinders 20 einen Durchtritt 2b ab, der die Ausgangsdruckkammer 11 mit dem Auslaßkanal 12 verbindet. Am inneren Ende ist in der Mitte eine öffnung 22 gebildet, die ein Ringventil zur Steuerung der Strömungsmenge bildet. Die öffnung 22 steht mit einer Ven- ν tilkammer 23 im Zylinder 20 in Verbindung, wobei die Ventilkammer 23 über radiale Durchbrüche 24 mit einer äußeren Ring-· ■*·" nut 25 in Verbindung steht, die ihrerseits mit dem Auslaßkanal .

12 in Verbindung steht. · .

Der Tauchkolben 21 hat einen Durchmesser, der ein wenig kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders 20 ist. Führungsstangen 26 und 27 sind an den beiden Enden des Tauchkolbens 21 vorgesehen und verlaufen in der Achsrichtung des Kolbens 21. Die Führungsstangen 26 und 27 sind in Lagern 28 und 29 gelagert, welche Kugeln 28a und 29a aufweisen, die in axialer Richtung frei gleiten können. Eine aus nichtmagnetischem Werkstoff gebildete Ventilstange 30 ist an einem Ende einer Führungsstange 26 vorgesehen, damit sie sich, in die Ventilkammer 23 hinein- ragend, auf die Öffnung 22 hin bzw. davon weg bewegt.

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Der Zylinder 20 wird durch einen magnetischen Zylinder 20a gebildet, der ein mit der öffnung 22 versehenes verlängertes Ende aufweist und an den sich ein nichtmagnetischer Ring 20b . und ein magnetischer Zylinder 20c anschließen. Eine zur Erzeugung einer magnetischen Anziehungskraft auf den Tauchkolben 21 auf den Spulenkörper 31 gewickelte Magnetspule 32 ist um den Zylinder 20 herum vorgesehen und vervollständigt so die Antriebsvorrichtung für die Ventilstange 30.

Für die beiden Enden des Tauchkolbens 21 sind Rückholfedern 33 und 34 vorgesehen, und das äußere Ende des Zylinders 20 ist durch einen Stopfen 35 verschlossen. Deckplatten 36 und 37 sind vorgesehen, um einen Weg für den magnetischen Fluß zu bilden und die Antriebsvorrichtung in sich aufzunehmen.

Bei dem Strömungsmengensteuerventil B von der beschriebenen Konstruktion, bei dem ein Strom proportional zur Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch die Magnetspule 32 geschickt wird, wird der Tauchkolben 21 ein dem Strom proportionales Stück weit bewegt, wodurch die Ventilstange 30 zur Öffnung hin bzw. davon weg bewegt wird, um die Fördermenge der Pumpe zu steuern. Wenn z.B. das Kraftfahrzeyg nicht fährt oder nur mit geringer Geschwindigkeit fährt, wird kein Strom auf die Magnetspule 32 gegeben, so daß die Ventilstange 30 genügend weit von der Öffnung 22 weg steht. Dementsprechend ist die Strömungsmenge, die aus der Druckkammer 11 auf der Förderseite der Pumpe über die Öffnung 22 in den Auslaßkanal gefördert wird, nicht begrenzt, so daß die ganze Strömungsmenge zur Servolenkvorrichtung hin gefördert wird, damit diese ihre ganze Leistungsfähigkeit zeigt und so eine weiche Lenkung ergibt. Wenn, andererseits, das Kraftfahrzeug mit großer Geschwindigkeit fährt, wird ein dazu proportionaler Strom auf die Magnetspule 32 gegeben, damit sich der Tauchkolben '21 und die Ventilstange 30 in eine Stellung näher zur Öffnung 22 hin bewegen, um die Menge des Arbeitsöls, welches zur Servolenkvörrichtung hin geliefert wird, zu begrenzen und dadurch die Kraft zur Steuerung der Servolenkvörrichtung zu vergrößern und das Lenkgefühl beim Fahren mit großer Geschwindigkeit zu optimieren.

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Wenn auch, wie oben beschrieben, das beschriebene Strömungssteuerventil für die Servolenkvorrichtung geeignet ist, so ergeben sich doch die folgenden Probleme. Eine Servolenkvorrichtung ist in einem Druckölkreislauf enthalten, in welchem das Arbeitsöl durch einen ölbehälter, eine ölpumpe und die Servolenkvorrichtung und wieder zurück zum ölbehälter zirkuliert. Dabei wird das Arbeitsöl im .Druckölbehälter durch fremde Stoffe von außen her sowie durch Verunreinigungen und entartete Stoffe wie durch Verschleiß verschiedener Bauteile erzeugten Metallstaub verunreinigt, wobei die Zirkulation solchen verunreinigten Arbeitsöls die Beschädigung verschiedener Bauteile unter Herabsetzung ihrer Lebensdauer und Verläßlichkeit verursacht. . ·

Wie vorstehend beschrieben, war das bereits bekannte Strömungssteuerventil B so konstruiert, daß die Bohrung des Zylinders 20, die den Tauchkolben 30 enthielt, mit der Ventilkammer 2 3 über die öffnung 22 in Verbindung steht, so daß die Verunreinigungen, die hauptsächlich aus Eisenstaub bestehen, sich in dem magnetischen Spalt und in einem kleinen Spalt zwischen dem Zylinder 20 und dem Tauchkolben 21 absetzen. Die Folge davon war, daß nach längerem Gebrauch das abgesetzte Eisenpulver zusammenbackt und die leichte Bewegung des Tauchkolbens behindert. Im Extremfall kann sich der Tauchkolben überhaupt nicht bewegen oder aber die Tauchkolbenbewegung wird durch Klemmung verzögert. Um dies zu verhindert, ist es notwendig, häufig Inspektionen, Spülungen und Reinigungen vorzunehmen und Verunreinigungen im Arbeitsöl zu entfernen, wodurch die Unterhaltungskosten erhöht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes' S trömungsmen'gens tellerventil zu schaffen, welches die leichte Entfernung von im Arbeitsöl enthaltenem Eisenstaub ermöglicht und so über lange Zeit die leichte und sichere Bewegung des im Zylinder enthaltenen Tauchkolbens gewährleistet.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein

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Strömungsmengensteuerventil zu schaffen, welches speziell für den Gebrauch in einer Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs geeignet ist und die Lebensdauer des Servolenksystems verlängert und sein leichtes und vorschriftsmäßiges Arbeiten gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird ein Strömungsmengensteuerventil von der Bauart vorgeschlagen, die eine Ventilstange aufweist, die zur Steuerung der.Strömungsmenge einer Arbeitsflüssigkeit auf eine im Flüssigkeitsweg gebildete Öffnung hin bzw. davon weg bewegt wird, und die weiter eine Antriebsvorrichtung aufweist, um die Ventilstange relativ zur Öffnung hin und her zu bewegen, und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein ringförmiger Permanentmagnet die Ventilstange lose umgreift und nahe der Öffnung vorgesehen ist, damit in der Arbeitsflüssigkeit enthaltene magnetische Teilchen angezogen und entfernt werden.

Das erfindungsgemäße Strömungsmengensteuerventil ist für die Verwendung in einer Servolc?nkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs geeignet.

Die beigefügten Zeichnungen:

Figur 1 ist ein Längsschnitt, der ein in eine Servolenkungs-Ölpumpe eingebautes bekanntes Strömungsmengensteuerventil darstellt;

Figur 2 ist ein Längsschnitt, der ein Ausführungsbeispiel des Strömungsmengensteuerventils gemäß der Erfindung darstellt, und

Figur 3 ist ein vergrößert dargestellter Schnitt, der einen Teil des Strömungsmengensteuerventils gemäß Figur 2 zeigt. -

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strömungsmengensteuerventils wird nachfolgend unter Bezugnahme

auf die Figuren 2 und 3 beschrieben," in denen Teile, welche ^ denen aus Figur 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Permanentmagnet 40 in der Öffnung des Zylinders 20 sitzt, welche den Tauchkolben 21 enthält, und daß die vom Tauchkolben 21 getragene Ventilstange 30 frei durch die mittlere öffnung des Permanentmagneten 40 hin und her gehen kann, so daß sie sich auf die öffnung 22 hin bzw. davon weg bewegen kann. Der Permanentmagnet 40 zieht im Arbeitsöl enthaltenen Eisenstaub an, mit anderen Worten, der Permanentmagnet 40 wirkt wie ein Filter, um Eisenstaub daran zu hindern, in den Zylinder 20 einzutreten. .

Im einzelnen ist es so, daß relativ große Eisenteilchen, die im Arbeitsöl enthalten sind und durch die Öffnung 22 in die Ventilkammer 23 eintreten, durch die Seitenfläche des Permanentmagneten 40 angezogen werden. Kleine Eisenteilchen können durch den schmalen Spalt 40a zwischen dem Permanentmagneten 40 und der Veritilstange 30 in den Zylinder 20 eintreten, wenn die Ventilstange 30 durch die Magnetspule 32 hin-und her bewegt wird. Solche kleinen Eisenteilchen werden jedoch von der anderen Seitenfläche des Permanentmagneten 40 angezogen und dadurch daran gehindert, in den Zylinder 20 einzutreten«,

Kleine Eisenteilchen, die von der Oberfläche der. mittleren Öffnung 40a angezogen werden, stören nicht die Hin- und Herbewegung der Ventilstange 30, weil diese Teilchen mit nur geringer.Kraft angezogen werden, so daß sie leicht hin und her rutschen können. Darüberhinaus wirken die im Spalt 40a festgehaltenen kleinen Teilchen wie ein Filter, der Eisenteilchen daran hindert, in den Zylinder einzutreten.

Auf diese Weise überwindet das erfindungsgoinäße verbesserte Strömungsmengensteuerv^ntil verschiedene Schwierigkeiten der bekannten Strömungsmengensteuerventile, wie sie in Figur 2 dargestellt sind, indem lediglich ein Permanentmagnet hinzugefügt wird.

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Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, kann der ringförmige Permanentmagnet 40 durch einen Bund 41 in seiner richtigen Stellung gehalten werden, nachdem der' Magnet von der.der öffnung gegenüberliegenden Seite her in die Bohrung des Zylinders 20 eingesetzt worden ist. Dann kann der Magnet 40" auch als Sitz für die Feder 33 dienen und außerdem eine kleine Kammer bilden, durch die hindurch der Ölweg mit dem Inneren des Zylinders,^ in Verbindung steht, wodurch der ölzulauf auf ein Minimum gesenkt wird.

Wenngleich beim gezeichneten Ausführungsbeispiel· die Ventilstange'" 30 und die Führungsstangen 26, 27, die an den beiden Enden des Tauchkolbens 21 axial abstehen, aus einem Stück gebildet sind, ist es doch ohne weiteres verständlich, daß diese Teile auch als voneinander unabhängige Teile ausgebildet sein können.

Weiterhin ist zwar das Strömungsmengensteuerventil wirksam, wenn das Arbeitsöl durch die Öffnung 22, die Ventilkammer 23, die Öffnung 24 und dann zur Ringnut 25 fließt, doch ist das Strömungsmengensteuerventil auch dann wirksam, wenn das Arbeitsöl in der umgekehrten Richtung fließt,

Darüberhinaus kann das Strömungsmengensteuerventil gemäß der Erfindung auch bei anderen druckölbetätigten Einrichtungen oder Vorrichtungen als einer Servolenkvorrichtung verwendet werden, bei denen"eine Steuerung der Arbeitsflüssigkeitsmenge notwendig ist.

Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dem Strömungsmengensteuerventil gemäß der Erfindung möglich, in der Arbeitsflüssigkeit enthaltenes magnetisches Pulver leicht zu entfernen, indem lediglich ein ringförmiger Permanentmagnet hinzugefügt wird,um auf diese Weise die Verläßlichkeit der durch Druckflüssigkeit betätigten Vorrichtung zu verbessern und ihre Unterhaltungskosten zu senken.

Leerseite

Claims (4)

1. Strömungsmengensteuerventil ·

   Patentansprüche

   π.) Strömungsmengensteuerventil von der Bauart, die eine Ventilstange aufweist, die zur Steuerung der Strömungsmenge'· einer Arbeitsflüssigkeit auf eine im Flüssigkeitsweg gebildete Öffnung hin bzw. davon weg bewegt wird,"und. die weiter eine Antriebsvorrichtung aufweist, um die Ventilstange relativ zur Öffnung hin und her zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Permanentmagnet (40) die'Ventilstange (30) lose umgreift und nahe der Öffnung · (22) vorgesehen ist, damit in der Arbeitsflüssigkeit enthaltene magnetische Teilchen angezogen und entfernt werden.
2. 2. Strömungsmengensteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einer auf einen Zylinder (20) gewickelten Magnetspule (32) und aus einem zwecks Hin- und Herbewegung der Ventilstange (30) durch die Magnetspule (32) betätigten Tauchkolben (21) besteht
3. 3. Strömungsmengensteuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Permanentmagnet (40) nahe einem Ende des Zylinders (20) vorgesehen ist und dort durch einen an der Innenfläche des Zylinders (20) ausgebildeten Bund (41) gehalten wird.
4. 4. Strömungsmengensteuerventil nach Anspruch 2, dadurch-gekennzeichnet, daß das Steuerventil (B) die Menge der Arbeitsflüssigkeit steuert, die der Servolenkvorrichtung (A) eines Kraftfahrzeugs zugeführt wird, wobei der der Magnetspule (32) zugeführte Strom entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt ist,