DE4103665A1

DE4103665A1 - Elektromagnetisch betaetigtes ventil mit magnetostriktivem aktor

Info

Publication number: DE4103665A1
Application number: DE19914103665
Authority: DE
Inventors: Dalibor Zaviska
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1992-08-13

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein gattungsgemäßes Ventil ist aus der US-PS 28 87 294 bekannt. Dort wird der Effekt ausgenutzt, daß sich magnetostriktive Materialien unter Einfluß eines Magnetfeldes in Richtung dieses Magnetfeldes ausdehnen. Durch die axiale Verlängerung wird eine stirnseitige Ventilöffnung verschlossen. Wenn mehrere Ventildurchgänge unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden sollen, sind entsprechend mehr Ventile dieser Art notwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Ventil mit magnetostriktivem Aktor zu verwirklichen, das nahezu beliebig viele Ventildurchgänge unabhängig voneinander regeln kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung nutzt also aus, daß bei einer Längenausdehnung das Volumen des Aktors annähernd konstant bleibt und der Aktor demnach an Dicke abnimmt, wenn ein axiales Magnetfeld angelegt wird. Dort, wo der Aktor ohne Magnetfeld mit seinem Umfang dichtend an der Bohrungswand anliegt, entsteht im Magnetfeld einer um diesen axialen Abschnitt angebrachten elektrischen Spule ein Ringspalt. Dabei lassen sich mehrere solcher Spaltdichtungen hintereinander anbringen.

Bei mehr als zwei Spaltdichtungen wird der Aktor vorteilhafterweise axial unterteilt, damit ein Längenausgleich möglich ist. Zwischen die Aktorteile können zur mechanischen Vorspannung elastische Elemente, wie z. B. Tellerfedern oder Gummiringe gelegt werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen.

Es zeigt

Fig. 1 ein Ventil mit magnetostriktivem Aktor,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Ventils mit magnetostriktivem Aktor,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Ventil mit axialer Unterteilung des Aktors.

In Fig. 1 ist ein Ventil dargestellt, das nur einen Ventildurchgang besitzt.

Die Gehäusebohrung 1 ist durch den radialen Vorsprung 2 in die Axialabschnitte 3 und 4 unterteilt. Zu jedem der Axialabschnitte 3 und 4 führt ein Druckmittelanschluß 10 bzw. 11. Der Vorsprung 2 ist von der elektrischen Spule 5 umgeben.

An der den Axialabschnitt 3 begrenzenden Stirnwand 6 befindet sich der magnetostriktive Aktor 7, der durch den Vorsprung 2 in den Axialabschnitt 4 ragt, im Anschlag und liegt bei stromloser Spule 5 in Preßpassung dichtend am Vorsprung 2 an. Der Aktor wird von der Stirnwand 8 her von der Druckfeder 9 zur Stirnwand 6 hin beaufschlagt und hierdurch mechanisch vorgespannt, so daß der magnetostriktive Effekt vergrößert wird.

Bei stromloser Spule 5 ist die Verbindung zwischen den beiden Druckmittelanschlüssen 10 und 11 gesperrt. Wenn die Spule 5 stromdurchflossen ist, verformt sich der Aktor 7 gemäß der gestrichelt gezeichneten Linie und gibt die Verbindung frei.

Auf die gleiche Weise funktioniert das in Fig. 2 dargestellte Ventil. Der Unterschied zu Fig. 1 besteht hauptsächlich darin, daß hier drei Ventildurchgänge 104, 105 und 106 unabhängig voneinander geschaltet werden können.

Der Aktor 102 füllt die Gehäusebohrung 101 nahezu vollständig aus. Eine mechanische Vorspannung des Aktors wird durch die Tellerfedersäule 103 erzielt.

Das Ventil ist mit insgesamt fünf Druckmittelanschlüssen 107, 108, 109, 110 und 111 versehen, die in je eine umlaufende Ringnut 112, 113, 114, 115 bzw. 116 in der Bohrungswand einmünden. Selbstverständlich kann alternativ der Aktor 102 in den Axialabschnitten der Druckmittelanschlüsse mit den Ringnuten versehen sein.

Zwischen den Anschlüssen 107 und 108 verläuft der Aktor 102 durch die elektrische Spule 117, die bei Stromdurchfluß ein axiales Magnetfeld aufbaut, das den Aktor lokal verformt, so daß er sich hier von der Bohrungswand abhebt, an der er bei stromloser Spule 117 mit seinem Umfang dichtend anliegt.

Der Druckmittelanschluß 110 läßt sich sowohl mit dem Anschluß 109 als auch mit dem Anschluß 111 verbinden, wobei die zugehörigen elektrischen Spulen 118 und 119 jeweils analog zur Spule 117 zwischen den Anschlüssen 109 und 110 bzw. 110 und 111 angeordnet sind.

Die beiden Axialabschnitte der Ringnuten 112 und 113 sowie der Ringnuten 114, 115 und 116 sind jeweils beidseitig mit insgesamt drei Dichtringen 120, 121 und 122 abgedichtet.

Bei einer großen axialen Länge des Aktors kann zum Längenausgleich vonnöten sein, den Aktor axial zu unterteilen und ein elastisches Element dazwischen einzusetzen. Zwei mögliche Ausführungsformen einer solchen Unterteilung zeigt die Fig. 3.

In Fig. 3 sind die einander zugewandten Stirnflächen 206 und 207 der voneinander getrennten Aktorteile 201 und 202 plan. Zwischen dieselben sind zwei Tellerfedern 203 eingelegt. Axial auf beiden Seiten der Tellerfedern 203 befindet sich zur Abdichtung des Abschnittes jeweils ein Dichtring 204 bzw. 205 in der Bohrungswand. Der in Fig. 3 dargestellte Ausschnitt kann in einem Ventil nach Fig. 2 anstelle des Dichtrings 121 vorgesehen werden.

Bezugszeichenliste

  1 Gehäusebohrung
  2 Vorsprung
  3 Axialabschnitt
  4 Axialabschnitt
  5 Spule
  6 Stirnwand
  7 Aktor
  8 Stirnwand
  9 Druckfeder
10 Anschluß
11 Anschluß
101 Gehäusebohrung
102 Aktor
103 Tellerfedersäule
104 Ventildurchgang
105 Ventildurchgang
106 Ventildurchgang
107 Anschluß
108 Anschluß
109 Anschluß
110 Anschluß
111 Anschluß
112 Ringnut
113 Ringnut
114 Ringnut
115 Ringnut
116 Ringnut
117 elektrische Spule
118 elektrische Spule
119 elektrische Spule
120 Dichtring
121 Dichtring
122 Dichtring
201 Aktorteil
202 Aktorteil
203 Tellerfedern
204 Dichtring
205 Dichtring
206 Stirnfläche
207 Stirnfläche

Claims

1. Elektromagnetisch betätigtes Ventil, welches in einer Gehäusebohrung mindestens einen durch den Kern mindestens einer elektrischen Spule verlaufenden, im wesentlichen zylindrischen Aktor aus magnetostriktivem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 102, 201, 202) ohne ein axiales Magnetfeld mindestens zwei mit Anschlußkanälen (10, 11; 112, 113; 114, 115, 116) versehene Axialabschnitte der Bohrung mit seinem Umfang voneinander abdichtet und mit axialem Magnetfeld über einen Ringspalt (104, 105, 106) miteinander verbindet.

2. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor axial von mindestens einer Druckfeder (9, 103, 203) beaufschlagt wird.

3. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (101) oder der Aktor in den Axialbereichen der Anschlußkanäle (10, 11; 112, 113; 114, 115, 116) mit umlaufenden Ringnuten (112, 113, 114, 115, 116) versehen ist, zwischen denen sich der Aktor (102) dichtend an die Bohrungswand anzulegen vermag.

4. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Bohrung mehrere Aktoren (201, 202) koaxial hintereinander angeordnet sind.

5. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Aktorenteilen (201, 202) elastische Mittel (203) angeordnet sind, die Druck auf die ihnen zugewandten Aktorstirnseiten (206, 207) ausüben.