DE4110003C1 - Electromagnetic pressure transducer for pneumatic control of motor vehicle - has aperture set by adjustable iron@ core having opening for receiving plunger - Google Patents

Electromagnetic pressure transducer for pneumatic control of motor vehicle - has aperture set by adjustable iron@ core having opening for receiving plunger

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    • F02M26/56—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
    • F02M26/57—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves

Abstract

The electromagnetic pressure transducer comprises a valve which is actuated by a diaphragm and plunger system, and which produces a combination pressure, in a valve chamber, from low pressure air and atmospheric pressure. The plunger system includes an air gap between an iron casing (12) and the plunger (13), the gap being set by an adjustable iron core (20). The iron core has an opening (21) which receives the plunger and the plunger has an opening which receives a further adjustable iron core (23). The combination pressure may be modulated by a control signal from an electronic controller. USE/ADVANTAGE - For connection to air intake of i.c. engine. Suitable for mass-prodn.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Druckwandler, wie er häufig für pneumatische Steue­ rungen in Kraftfahrzeugen benötigt wird (EPA 01 05 808) und dort aus dem Ansaugdruck der Brenn­ kraftmaschine und dem Atmosphärendruck einen Misch­ druck bildet, der einem Verbraucher, z. B. einem Abgasrückführventil, zugeführt wird.The invention relates to an electropneumatic Pressure converter, as is often the case for pneumatic control required in motor vehicles (EPA 01 05 808) and there from the suction pressure of the focal engine and atmospheric pressure forms pressure that a consumer, e.g. B. one Exhaust gas recirculation valve is supplied.

Bei einem derartigen Druckwandler trat das Problem auf, daß bei Betrieb mit konstanter Frequenz getak­ teter Gleichspannung und variablem Einschalt- Aus­ schalt-Dauerverhältnis die Ventileinrichtung Schwingneigung zeigte, die nur durch äußerst genaue mechanische Fertigung bzw. genaueste Einstellung des Eisenkerns im Luftspalt des Magnetkreises aus­ zuschalten war. Hierdurch war eine mit größtmögli­ chen Toleranzen durchzuführende, wirtschaftliche Großserienfertigung unmöglich.The problem occurred with such a pressure transducer on that when operating at constant frequency getak DC voltage and variable switch-on-off switching duration ratio the valve device Swing tendency showed that only by extremely accurate mechanical production or most precise setting of the iron core in the air gap of the magnetic circuit was to be switched on. This was one with the greatest possible economic tolerances to be carried out Large-scale production impossible.

Aus der DE 28 09 975 A1 ist ein Magnetstellwerk bekannt, bei dem ein Anker mit einem konischen Ab­ schnitt bei erregter Magnetspule über einen koni­ schen Abschnitt eines Magnetkernes ragt. Diese Maß­ nahme bewirkt offensichtlich einen größeren Anker­ hub.DE 28 09 975 A1 is a magnetic interlocking known in which an anchor with a conical Ab cut over a coni when the magnet coil was excited portion of a magnetic core protrudes. This measure obviously causes a larger anchor hub.

Hiervon ausgehend stellt sich die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Druckwandler derart zu gestalten, daß eine wirtschaftliche Großserienfertigung und gleichzeitig ein fehlerfreier Betrieb des Druck­ wandlers erreicht wird.Based on this, the task arises, one to design generic pressure transducers such that economical mass production and at the same time an error-free operation of the print converter is reached.

Diese Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst worden, wobei vorteil­ hafte Weiterbildungen mit den Unteransprüchen ange­ geben sind.This task is with the characteristic features of claim 1 has been solved, advantage adherent training with the dependent claims are given.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend mit An­ gabe erreichbarer Vorteile beschrieben.An embodiment of the invention is in the Drawing is shown and is subsequently with An described achievable advantages.

Diese zeigt einen Schnitt durch einen erfin­ dungsgemäßen elektropneumatischen Druckwandler 1, bestehend aus einer Ventileinrichtung 2, einer diese betätigenden Membrane 3 und einem Tauchanker­ system 4, das ebenfalls auf die Ventileinrichtung einwirkt.This shows a section through an inventive electro-pneumatic pressure transducer 1 , consisting of a valve device 2 , a membrane 3 actuating this and a plunger system 4 , which also acts on the valve device.

Die Ventileinrichtung weist einen Anschluß 5 für Luft mit niedrigem Druck (Unterdruckquelle), bei­ spielsweise aus dem Luftansaugsystem einer Brenn­ kraftmaschine auf, und einen Anschluß 6 für Atmo­ sphärendruck. Mittels der Membrane 3 wird ein Dop­ pelsitzventil 7 bewegt und eine Ventilkammer 8 be­ grenzt, in der sich bei ordnungsgemäßem Betrieb ein Mischdruck aus niedrigem und atmosphärischem Druck einstellt, der über einen weiteren Anschluß 9 einem Verbraucher zugeführt wird, beispielsweise einem Ab­ gasrückführventil.The valve device has a connection 5 for air with low pressure (vacuum source), for example from the air intake system of an internal combustion engine, and a connection 6 for atmospheric pressure. By means of the membrane 3 , a double pelsitzventil 7 is moved and a valve chamber 8 be limited, in which a mixed pressure of low and atmospheric pressure is set during normal operation, which is supplied to a consumer via a further connection 9 , for example a gas recirculation valve.

Das Tauchankersystem 4 besteht aus einer elektri­ schen Spule 10 mit Anschlußleitungen 11, einer ma­ gnetische Kraftlinien bündelnden Eisenummantelung 12, die aus äußeren, inneren und axialen Wänden ge­ bildet wird, sowie einem Tauchanker 13, der in den inneren Teil der Eisenummantelung 12 hineinragt.The plunger anchor system 4 consists of an electrical coil's 10 with connecting lines 11 , a magnetic lines of force bundling magnetic sheathing 12 , which is formed from outer, inner and axial walls ge, and a plunger 13 , which protrudes into the inner part of the iron sheath 12 .

Die Eisenummantelung 12 weist dort einen Luftspalt 14 für den magnetischen Kreis auf, in den der Tauchanker 13 bei bestromter Spule 10 hineingezogen wird. Der Tauchanker 13 ist mit dem Doppelsitzven­ til 7 der Ventileinrichtung 2 verbunden. Der Tauch­ anker 13 ist in Lagern 15 geführt, die als Mehr­ schichtlager ausgeführt sind, wobei die äußere La­ gerschicht 16 aus einer magnetisierbaren Eisenle­ gierung besteht und die innere Lagerschicht 17 aus einem antimagnetischen Material besteht, z. B. Kunststoff.The iron casing 12 has an air gap 14 there for the magnetic circuit, into which the plunger armature 13 is drawn when the coil 10 is energized. The plunger 13 is connected to the double seat valve 7 of the valve device 2 . The plunger anchor 13 is guided in bearings 15 , which are designed as multi-layer bearings, the outer La layer 16 consisting of a magnetizable Eisenle alloy and the inner bearing layer 17 consists of an antimagnetic material, for. B. plastic.

Zwischen der äußeren und der inneren Lagerschicht 16, 17 bestehen ein oder mehrere antimagnetische Zwischenschichten 18, z. B. aus Buntmetall, in die der Kunststoff eingewalzt ist. Derartige Lager sind z. B. unter der Firmenbezeichnung "DU-Lager" käuf­ lich.Between the outer and inner bearing layers 16 , 17 there are one or more non-magnetic intermediate layers 18 , e.g. B. of non-ferrous metal, in which the plastic is rolled. Such bearings are e.g. B. Lich under the company name "DU camp".

Funktionfunction

Die Ventileinrichtung 2 ist mit den Anschlüssen 5, 6, 9 an eine Unterdruckquelle, einen Verbraucher und die Atmosphäre angeschlossen. In der Ventilkam­ mer 8 stellt sich über den offenen Anschluß 5 zur Unterdruckquelle ein durch die Membrankraft und die Kraft einer Feder 19 bestimmter Mischdruck ein, der durch die Funktion des Doppelsitzventils 7 geregelt wird. Das Doppelsitzventil wirkt in der Art, daß bei einer Mischdruckabsenkung die Membrankraft steigt und der Anschluß 5 zur Unterdruckquelle ver­ schlossen und gleichzeitig der Anschluß 6 zur Atmo­ sphäre zur Ventilkammer 8 geöffnet wird und bei ei­ ner Mischdruckerhöhung umgekehrt.The valve device 2 is connected with the connections 5 , 6 , 9 to a vacuum source, a consumer and the atmosphere. In the Ventilkam mer 8 sets itself through the open connection 5 to the negative pressure source by the membrane force and the force of a spring 19 certain mixed pressure, which is regulated by the function of the double-seat valve 7 . The double-seat valve acts in such a way that the membrane force increases when the mixed pressure is lowered and the port 5 to the vacuum source is closed and at the same time the port 6 to the atmosphere is opened to the valve chamber 8 and vice versa when the mixed pressure is increased.

Der so geregelte Mischdruck kann darüber hinaus durch die Funktion des Tauchankersystems 4 modu­ liert werden, z. B. in Abhängigkeit von Steuer­ signalen eines elektronischen Steuergerätes, die in der Regel aus Spannungssignalen bestimmter Frequenz und Gleichspannung (z. B. 140 Hz und 12 V), jedoch variablem Einschalt-Ausschalt-Dauerverhältnis be­ stehen. Hierdurch wird der mit der Membrane 3 bzw. der Ventileinrichtung 2 verbundene Tauchanker 13 mehr oder weniger durch die Magnetkräfte entgegen der Membrankraft in den Luftspalt 14 gezogen, so daß der Anschluß 5 zur Unterdruckquelle geöffnet und der Anschluß 6 zur Atmosphäre verschlossen wird. Unter diesen Bedingungen regelt sich der in der Ventilkammer 8 einstellende Mischdruck auf einen vom Einschalt-Ausschalt-Dauerverhältnis ab­ hängiges Druckniveau ein.The mixing pressure regulated in this way can also be modulated by the function of the submersible anchor system 4 , e.g. B. as a function of control signals of an electronic control unit, which are usually from voltage signals of certain frequency and DC voltage (z. B. 140 Hz and 12 V), but variable switch-on-off permanent ratio be. As a result, the plunger 13 connected to the membrane 3 or the valve device 2 is drawn more or less by the magnetic forces against the membrane force into the air gap 14 , so that the connection 5 to the vacuum source is opened and the connection 6 is closed to the atmosphere. Under these conditions, the mixing pressure which is set in the valve chamber 8 adjusts itself to a pressure level which is dependent on the switch-on / switch-off permanent ratio.

Es versteht sich für einen Fachmann von selbst, daß die dargestellte Ausführung mit einem sehr kleinen Verstellweg der Ventileinrichtung 2, Membrane 3 oder des Tauchankers 13 arbeitet, da bereits eine kleine Verstellung aus der Position, in der beide Anschlüsse 5, 6 verschlossen sind, den einen oder den anderen Anschluß 5, 6 öffnet oder verschließt.It goes without saying for a person skilled in the art that the embodiment shown works with a very small adjustment path of the valve device 2 , membrane 3 or the plunger anchor 13 , since even a small adjustment from the position in which both connections 5 , 6 are closed, the one or the other connection 5 , 6 opens or closes.

Hierdurch bedarf es einer sehr genauen Einstellung des im Magnetkreis bestehenden Luftspaltes 14, wo­ bei davon ausgegangen wird, daß dabei in der Ven­ tilkammer 8 ein gegenüber der Atmosphäre niedrige­ rer Druck angelegt wird, so daß die Membrane 3 eine Verstellung gegen die Federkraft erzeugt, bis das Doppelsitzventil 7 den Anschluß 5 zur Unterdruck­ quelle verschließt und den Anschluß 6 zur Atmo­ sphäre öffnet. Wird nun das Tauchankersystem 4 mit dem kleinsten vorgesehenen Einschalt-Ausschalt- Dauerverhältnis bestromt, bewirken die dadurch er­ zeugten Magnetkräfte eine entgegen der Magnetkraft gerichtete Verstellkraft des Tauchankers 13, so daß es zu einer Druckabsenkung in der Ventilkammer 8 kommt. Dieser Betrag der Druckabsenkung bzw. ein vorgegebener Differenzdruck zum Atmosphärendruck ist nun durch Veränderung des zwischen der Eisenum­ mantelung 12 und dem Tauchanker 13 bestehenden Luftspalts 14 einstellbar durch einen verstellbaren Eisenkern 20. Mit dessen Verstellung wird erreicht, daß alle Auswirkungen mechanischer und elektroma­ gnetischer Toleranzen ausgeschaltet werden. Um einen ausreichend großen Eisenkernverstellweg zu erreichen, ist vorgesehen, daß der Eisenkern 20 eine Ausnehmung 21 aufweist, in die der Tauchanker 13 hineinragen kann. Für eine zusätzliche Feinab­ stimmung, z. B. in einem anderen Betriebspunkt, der durch ein vorgegebenes anderes Einschalt-Ausschalt- Dauerverhältnis und einen zu erreichenden Diffe­ renzdruck charakterisiert ist, ist vorgesehen, daß der Tauchanker 13 ebenfalls eine Ausnehmung 22 auf­ weist, in die ein weiterer verstellbarer Eisenkern 23 hineinragen kann. This requires a very precise adjustment of the existing air gap 14 in the magnetic circuit, where it is assumed that in the Ven tilkammer 8 a lower pressure than the atmosphere rer pressure is applied so that the membrane 3 generates an adjustment against the spring force until the double-seat valve 7 closes the connection 5 to the vacuum source and opens the connection 6 to the atmosphere. Now, if the solenoid plunger system 4 with the smallest provided for power-on switch-off duration ratio energized, effecting thereby he testified magnetic forces a counter to the magnetic force directed displacement force of the plunger 13 so that there is a reduction in pressure in the valve chamber. 8 This amount of pressure reduction or a predetermined differential pressure to the atmospheric pressure can now be adjusted by changing the air gap 14 existing between the iron jacket 12 and the plunger 13 by an adjustable iron core 20 . With its adjustment it is achieved that all effects of mechanical and electromagnetic tolerances are switched off. In order to achieve a sufficiently large iron core adjustment path, it is provided that the iron core 20 has a recess 21 into which the plunger anchor 13 can protrude. For an additional fine tuning, e.g. B. in another operating point, which is characterized by a predetermined different switch-on / off duration ratio and a difference to be achieved, it is provided that the plunger 13 also has a recess 22 , into which a further adjustable iron core 23 can protrude.

Vorteilhafterweise weisen beide Eisenkerne 20, 23 einen in Richtung des Tauchankers 13 verjüngten Ko­ nusabschnitt 24, 25 auf, so daß es bei der Einstel­ lung in diesem so verringerten Querschnitt der Ei­ senkerne zu einer Sättigungsinduktion kommt, in derem Bereich eine deutliche Zunahme des Eisenkern­ verstellweges in Bezug auf eine Tauchankerkraftän­ derung festzustellen ist. Der zweite Eisenkern 23 ist bei der gezeigten Ausführung im ersten Eisen­ kern 20 verstellbar angeordnet.Advantageously, both iron cores 20 , 23 have a tapered in the direction of the plunger 13 con nus section 24 , 25 , so that when setting in this reduced cross-section of the egg cores there is a saturation induction, in the area of which a significant increase in the iron core adjustment path in relation to a diving anchor force change. The second iron core 23 is arranged in the embodiment shown in the first iron core 20 adjustable.

Zur Erzielung einer in Bezug auf die Ausnehmungen 21, 22 genaue Ausrichtung des Tauchankers 13 ist die angegebene Führung des Tauchankers in den La­ gern 15 vorgesehen, wobei die erwähnten Mehr­ schichtlager einen geringen Luftspalt (antimagneti­ schen Spalt) zwischen Eisenummantelung 12 und Tauchanker 13 im Lagerbereich bewirken.To achieve a relative to the recesses 21, 22, precise alignment of the solenoid plunger 13, the mentioned guide of the plunger is like provided in the La 15, wherein the said multi-layered bearing a small air gap (antimagneti rule gap) between iron shell 12 and plunger 13 in the storage area cause.

Mit der Erfindung ist ein für wirtschaftliche Fer­ tigung geeigneter elektropneumatischer Druckwandler geschaffen worden, der einen fehlerfreien Betrieb ermöglicht durch genaueste Einstellung der Tauchan­ kerkraft und einen geringsten Luftspalt zwischen Eisenummantelung und Tauchanker.With the invention is an economical Fer suitable electro-pneumatic pressure transducers has been created to ensure error-free operation made possible by the exact setting of the dive force and a slightest air gap between Iron sheathing and diving anchor.

Claims (7)

1. Elektromagnetischer Druckwandler, beste­ hend aus einer Ventileinrichtung, die von einer Membrane und einem Tauchankersystem betätigt wird und in einer Ventilkammer ein Mischdruck aus Luft mit niedrigem Druck und Atmosphärendruck durch Steuerung der entsprechenden Anschlüsse erzeugt, der über einen Anschluß einem Verbraucher zugeführt wird, wobei das Tauchankersystem einen Luftspalt zwischen einer Eisenummantelung und dem Tauchanker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt durch einen verstellbaren Eisenkern (20) ein­ gestellt ist, daß der Eisenkern (20) eine Aus­ nehmung (21) aufweist, in die der Tauchanker hin­ einragen kann, und daß der Tauchanker (13) eine Ausnehmung (22) aufweist, in die ein weiterer ver­ stellbarer Eisenkern (23) hineinragen kann.1. Electromagnetic pressure transducer, best consisting of a valve device which is actuated by a membrane and a plunger system and in a valve chamber generates a mixed pressure of air with low pressure and atmospheric pressure by controlling the corresponding connections, which is supplied to a consumer via a connection, wherein the immersion anchor system has an air gap between an iron casing and the immersion anchor, characterized in that the air gap is provided by an adjustable iron core ( 20 ) that the iron core ( 20 ) has a recess ( 21 ) into which the immersion anchor can protrude , and that the plunger anchor ( 13 ) has a recess ( 22 ) into which a further ver adjustable iron core ( 23 ) can protrude. 2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste oder der zweite Eisen­ kern (20, 23) einen in Richtung des Tauchankers (13) verjüngten Konusabschnitt (24, 25) aufweist.2. Pressure converter according to claim 1, characterized in that the first or the second iron core ( 20 , 23 ) has a tapered portion ( 24 , 25 ) in the direction of the plunger ( 13 ). 3. Druckwandler nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Eisenkern (23) durch die Ausnehmung des ersten Eisenkerns (20) ragt und in diesem verstellbar angeordnet ist.3. Pressure converter according to claim 1 or 2, characterized in that the second iron core ( 23 ) protrudes through the recess of the first iron core ( 20 ) and is arranged adjustable in this. 4. Druckwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchanker (13) in Lagern (15) geführt ist, die als Mehrschichtlager ausgebildet sind, wobei die äußere mit der Eisenum­ mantelung (12) in Kontakt stehende Lagerschicht (16) aus magnetisierbarem Material besteht und die innere mit dem Tauchanker in Kontakt stehende La­ gerschicht (17) aus antimagnetischem Material be­ steht. 4. Pressure converter according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the plunger armature ( 13 ) is guided in bearings ( 15 ) which are designed as multi-layer bearings, the outer bearing layer ( 16 ) in contact with the iron casing ( 12 ) ) consists of magnetizable material and the inner layer ( 17 ) made of antimagnetic material is in contact with the plunger. 5. Druckwandler nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen äußerer und innerer La­ gerschicht (16, 17) eine oder mehrere antimagneti­ sche Zwischenschichten (18) angeordnet sind.5. Pressure transducer according to claim 4, characterized in that one or more antimagnetic intermediate layers ( 18 ) are arranged between the outer and inner layer ( 16 , 17 ). 6. Druckwandler nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die innere Lagerschicht (17) aus nichtmetallischem Material, z. B. Kunst­ stoff besteht.6. Pressure converter according to claim 4 or 5, characterized in that the inner bearing layer ( 17 ) made of non-metallic material, for. B. Art consists of. 7. Druckwandler nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (18) aus einem Buntmetall besteht.7. Pressure converter according to claim 5 or 6, characterized in that the intermediate layer ( 18 ) consists of a non-ferrous metal.
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