SE532963C2 - Tryckregulator innefattande ett ställdon - Google Patents

Description

25 30 532 553 Trycksättningen av solenoidkammaren medför att dämpmedium flödar genom solenoiden som därmed kan bli mer smutskänslig. Därför krävs noggranna toleranser mellan solenoidankarstång och ventilhus för att smutsokänslighet Detta kan leda till produktionskostnad och en viss oönskad friktion. ska kunna uppnås. hög Uppfinningens syfte Föreliggande uppfinning avser minska friktionen och produktionskostnaden hos en tryckregulator reglerad av en solenoid.

Uppfinningen avser även att skapa en tryckregulator med en robust konstruktion som är relativt okänsiig för toleranser.

Vidare syftar uppfinningen att skapa en tryckregulator med minimerad känslighet för nedsmutsning.

Sammanfattning av uppfinningen Den uppfinningsenliga tryckregulatom justerar trycket i ett hydrauliskt flöde mellan en första och en andra kammare. Trycket regleras delvis eller helt av en strömsättning av en solenoid som justerar en position på en medbringare. Medbringaren innefattar ett solenoidankare anordnat runt eller sammanbyggd med en solenoidankarstång och är axiellt förskjutbar inuti en solenoidkammare i ett hus. Solenoidkammaren är trycksatt med ett solenoidkammartryck genom att ett eller flera hål i solenoidankarstången sammankopplar den första kammaren med solenoidkammaren.

Uppfinningen är kännetecknad av de detaljer som är beskrivna kravet 1.

Uppfinningen är närmare beskriven nedan, medföljande ritningar. med hänvisningar till 10 15 20 25 30 Figurförteckning Fig. 1 visar tryckregulatorn sammankopplad med en stötdämpare Fig. 2 visar en detaljvy tryckregulatorns i förhållande till varandra rörliga delar mellan vilka ett hydrauliskt flöde kan strömma.

Fig. 3a visar en första utföringsform av tryckregulatorns solenoidstyrda medbringare.

Fig. 3b visar en andra utföringsform av tryckregulatorns solenoidstyrda medbringare.

Fig. 3c visar en detaljvy och en tredje utföringsform av tryckregulatorns solenoidstyrda medbringare.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Figur 1 visar en stötdämparventil sammankopplad med en hydraulisk stötdämpare SA för ett fordon där ventilen styr trycket i ett dämpmedieflöde Qin, Qui in i, ut ur eller mellan stötdämparens båda dämpkammare C1, C2.

Flödet mellan de båda dämpkamrarna uppkommer genom förflyttande av en i dämparkroppen anordnad huvudkolv DP som avgränsar de båda dämpkamrarna C1, C2. Flödet hos dämpmediet i ventilen bestämmes huvudsakligen av huvudkolvens DP hastighet och dess kolv- och kolvstångsdiametrar. Ventilen är en envägsventil där flödet Qin går in i ventilen och flödet Qui ut ur ventilen, dvs dämpmedieflödet tar samma väg och flödar i en riktning oberoende av vilken riktning huvudkolven DP rör sig i dämparkroppen. Trycket justeras via en ECU-styrd kontinuerlig elektrisk signal som styr strömtillförseln till ventilen enligt funktionsprinciper som finns beskrivna i EP 0 942 195.

Stötdämparventilen i figur 1 inkluderar ett ventilhus 2 innefattande minst en huvudventil med en axiellt rörlig huvudkägia 9. Huvudkäglan 9 är förspänd av en huvudventilfjäder 10 mot ett huvudsäte 11. Huvudkäglan 9 är även anordnad så att den avgränsar en piiotkammare Vp i ventilhuset 2. l pilotkammaren Vp är huvudventilfjädern 10 samt en pilotventilkägla 4 och ett pilotventilsäte 3 anordnade. 10 15 20 25 30 Huvudflödet Qin skapar ett tryck på huvudkäglan 9 vilket bidrar till en regulatorkraft R som öppnar ventilen, dvs pressar huvudkäglan 9 från huvudsätet 11. När ventilen har öppnat går huvudflödet via den regierbara flödesöppningen som uppstår mellan huvudsåte 11 och huvudkäglan 9 i riktning Qin till Qut, eller in genom ett hål 9a i huvudkäglan 9 in till pilotkammaren Vp. ventilen är företrädesvis en tvåstegs, pilotstyrd ventil vilket innebär att den kraft som öppnar huvudventilen är beroende av det pilottryck Pp som uppstår i pilotkammaren Vp.

Stötdämparventilens egenskaper styrs alltså huvudsakligen av en tryckregulator som justerar ett hydrauliskt flöde mellan en första kammare Vp1 och en andra kammare Vpz, Flödet mellan kamrarna regleras delvis eller helt genom strömsättning av en solenoid som justerar en axiell position på en medbringare i förhållande till ett hus. i sig är sammankopplad med och justerar en axiellt rörlig käglas position i förhållande till ett säte.

Medbringaren l detta fall justerar tryckregulatorn trycket i en pilotkammare Vp, dvs flödet mellan den första och den andra pilotventilkammaren Vm, Vpg genom justering av en pilotventilkäglas 4 position i förhållande till ett pilotventilsäte 3, se figur 2.

Pilotventilkäglans 4 och pilotventilsätets 3 förhållande till varandra skapar en reglerbar flödesöppning anordnad att strypa ett pilotdämpmedieflöde q.

Den regierbara flödesöppningen, som har en flödesdiameter definierad av måttet D1, skapar en strypning av flödet q som ger en tryckskillnad mellan de tryck Pm, Ppz som uppstår uppströms respektive nedströms om strypningen. tryckskillnad uppemot 10 bar.

Flödesöppningsstorleken och pilotventilkäglans 4 position i pilotkammaren Vp bestäms av en kraftbalans på pilotventilkäglan 4. Kraftbalansen är huvudsakligen skapad av summan av en ställkraft F och kraften Fs från ett Denna kan vara 10 15 20 25 30 532 953 -5_ fjäderarrangemang mot verkan av den av huvudflödet Qin skapade regulatorkraften R. Fjäderarrangemanget innefattar exempelvis en första och/eller en andra fjäder 5, 6 som kan vara utformade som spiralfiädrar och/eller brickformade shimsfiädrar. l figur 1 och 2 är den första fiädern 5 en spiralfiäder och den andra fjädern 6 en shimsfiäder.

Ställkraften F skapas av en elektriskt styrd solenoid 12 anordnad att reglera läget på pilotventilkäglan 4 i förhållande till pilotventilsätet 3 via en i ventilhuset 2 axiellt rörlig medbringare 13 som innefattar en solenoidankarstång 13a och en solenoidankarkropp 13b.

I figur 3a och 3b visas en uppförstorad vy av medbringaren 13 och dess delar. solenoidankarstången 13a har en diameter d1 som är mindre än solenoidankarkroppens 13b diameter d2. När solenoidankarstången 13a förskjuts axiellt glider den mot ett övre och ett nedre glidlager 14a, 14b som är anordnade i ventilhuset 2. Mellan glidlager 14a, 14b och stången 13a är det av produktionstekniska skäl ett första spel cl1 av en förutbestämd storlek. Storleken på detta första spel cl1 bidrar bland annat till en minskad friktion och till att toleranskraven på solenoidankarstången 13a och ventilhuset 2 kan minskas. l figur Sa sträcker sig ett hål 13c parallellt med stångens 13a symmetriaxel genom hela solenoidankarstången 13a. Genom detta hål 13c kan dämpmedium passera till en solenoidkammare Vs som är anordnad i ventilhuset 2 innanför solenoidens 12 inre. Dämpmediet flödar genom hålet 13c så att solenoidkammaren Vs trycksätts med ett solenoidkammartryck Ps.

På grund av en stor diameter på hålet 13c blir strypningen av dämpmedieflödet mellan pilotkammare Vp och solenoidkammare Vs så liten att solenoidkammartrycket Ps huvudsakligen är lika stort som pilottrycket Pp.

Om en shimsfjäder används som andra fjäder 6, vilket visas i figurerna 1, 2 och 3a, kan det i centrum på den vara anordnat ett hål 16 med diameter dh 10 15 20 25 30 532 953 _5- som tillser att dämpmedium kan flöda genom det axiella hålet 13c i solenoidankarstången 13a med en liten eller ingen strypning. En liten strypning medför en viss dämpning av medbringarens 13 rörelser.

Storleken på ställkraften F som motverkar summakraften Fs på fjäderarrangemanget är begränsad av exempelvis strömbegränsnings- och utrymmesskäl, d.v.s. solenoiddesignen. Det vill säga skillnaden mellan krafterna Fs från fjäderarrangemanget och ställkraften F är begränsande för hur högt pilottrycket Pp kan bli. För att öka pilottryckets maxinlvå måste den area, benämnd total tryckàterkopplingsarea A, som pilottrycket verkar på minskas. Den totala tryckåterkopplingsarean A bestäms av skillnaden mellan en första och en andra area; A1-A2. A1 är den effektiva första area med diameter D1 som pilottrycket Pp verkar på, i detta fall bestämd av sätesdiametern D1 på den reglerbara flödesöppning som stryper pilotdämpmedieflödet q. A2 är den effektiva andra arean bestämd av diametern d1 på solenoidstången 13a som solenoidkammartrycket Ps verkar på. Runt övriga delar anordnade i solenoidkammaren råder huvudsakligen samma tryck Ps vilket innebär att de inte bidrar till någon statisk kfafrändring. således är A=pi*(o12-a12)/4.

Tryckåterkopplingsarean A har inte någon nedre storleksgräns eftersom diametrarna för respektive effektiv area kan väljas fritt, varvid det inte heller teoretiskt finns någon övre gräns för hur högt pilottrycket Pp kan justeras.

Företrädesvis används enbart sätesdiametern D1 definierad av den inre säteskanten 3b för att bestämma tryckåterkopplingsarean. Att kunna välja ett stort antal tryckområden enbart genom valet av ett mått på en detalj har stor betydelse för produktionskostnaden. Tryckåterkopplingen är möjlig genom den hydrauliska sammankopplingen av pilotkammare Vp och solenoidkammare Vs via hålet 13c i solenoidankarstången 13a. För att öka denna tryckåterkoppling eller differentialåterkoppling, som den också kan kallas, kan ett spår 20 vara anordnat i det övre glidlagret 14a. Spåret möjliggör större möjligheter för hydraulmediet att flöda från pilot- till 10 15 20 25 30 532 953 _7_ solenoidkammaren utan att det stryps. Spåret 20 är visat med en streckad linje i figur 3a.

En avgränsande del i form av en bricka 18 är anordnad runt solenoldankarstången 13a i anslutning till ventilhuset 2. Brickan 18 har ett lämpligt litet tredje spel c|3 mellan dess innerdiameter drar och solenoldankarstången 13a samt ett andra större spel cl2 mellan dess ytterdiameter drsy och huset 2. Det andra spelet cl2 motsvarar eller är större än det första spelet cl1 mellan solenoidankarstång 13a och ventilhus 2, företrädesvis upp till tre gånger större men detta förhållande kan variera.

Genom detta förhållande mellan spelen tillåts en viss radiell rörelse mellan medbringare och hus 2. Dessutom tillåts även ett glapp 21 mellan solenoidankarstång 13a och pilotventilkägla 4 som medför att inga sidokrafter överförs från solenoiden till ventilhuset 2.

Det tredje spelet cl3 är så litet som möjligt ur produktionsteknisk aspekt och har företrädesvis en storlek på mellan ett maximalt spel på 6/1000 och ett minimalt spel på 1/1000 av solenoidstångens ytterdiameter d1, d.v.s. en passning mellan solenoidstångens ytterdiameter d1 och huset 2 som är mellan H7/g6 och som bäst H6/g5, maximalt H6/f5. Genom att ha ett minimalt tredje spel cl3 mellan brickans 18 innerdiameter och solenoldankarstången 13a flödar minimalt med dämpmedium genom hålet 13c i solenoldankarstången 13a, via solenoidkammaren Vs och till den nedströms anordnade pilotkammaren Vp2. Ett litet spel cl3 krävs på grund av krav på lågt läckage genom solenoidens inre smutskänsliga delar.

Brickan 18 ligger an mot ventilhuset 12 i anslutning till det nedre glidlagret 14b. Kontaktytan mellan ventilhuset 2 och brickan 18 håll stängd och tätar oavsett driftsläge. Detta genom att oljan verkar med en klistrande kraft samtidigt som brickan 18 påverkas av solenoidkammartrycket Ps som pressar ihop brickan 18 mot ventilhuset 2. Den pressande kraften skapas av en tryckskillnad över brickan 18 som uppstår genom att det andra 10 15 20 25 30 953 _53- pilottrycket Ppg, nedströms om strypningen mellan pilotventilsäte 3 och pilotventilkägla 4, är betydlig mindre än solenoidkammartrycket Ps som är huvudsakligen lika med det första pilottrycket Pm. l figur 3b visas en alternativ utföringsform där det sig axiellt sträckande hålet 13c genom solenoidankarstången 13a inte längre är genomgående utan avslutas så att en andra del av solenoidankarstångens med den övre arean A2 och diameter d1 blir solid. Hålet 13c sträcker sig således endast genom en första del av solenoidankarstången 13a. För att leda dämpmedium in till solenoidkammaren Vs och ändå skapa ett tryckbalanserat solenoidankare 13b avslutas det axiella hålet 13c i radiella hål 13d som sträcker sig mellan solenoidankarstångshålet 13c och solenoidkammaren VS. I denna utföringsform arbetar solenoidankarstången 13a som en extra dämpkolv i det begränsade utrymmet i form av en övre solenoidkammare Vsu anordnad ovanför solenoidankarstången 13a.

Dämpningen skapas genom att dämpmediet i den övre solenoidkammare Vs., som pressas undan av solenoidankarstången 13a tvingas flöda genom den första spalten c|1 och ut i solenoidkammaren Vs.

För övrigt är i denna figur 3b även fjäderarrangemanget som skapar fjäderkraften FS ersatt av en enda spiralfjäder 5. Givetvis kan även det i figur 1-3a visade fjäderarrangemanget användas även i denna utföringsform. Hålet 16 i den andra shimsfiädern 6 skapar då en extra dämpning seriellt med solenoidankarstångens dämpande utrymmet Vsu. rörelse i Ett ytterligare presstryck kan skapas genom att en fjäder 19, se figur 3c, anordnas mellan brickan 18 och solenoidankarkroppen 13b. Fjädern 19 verkar med låg kraft som alltid är något större än brickans 18 egenvikt och med låg fjäderkonstant för att inte i övrigt påverka ventilfunktionen. Fjädern 19 är antingen utformad som en spiralfjäder 19 -rak eller koniskt eller som en shimsfjäder/taIlriksfjäder med uppböjda armar. Ett annat alternativ är att 10 _9_ själva brickan 18 både tätar och fiädrar och kan då ha en shimsliknande karaktär, företrädesvis i form av en tunn bricka med uppböjda armar.

Uppfinningen är inte begränsad till den i ovanstående såsom exempel visade utföringsformen utan kan modifieras inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstanken. Exempelvis kan den solenoidstyrda tryckregulatorn givetvis användas i att styra annat än pilottryck i en stötdämparventil och användas även i andra typer av ventiler såsom olika typer av fjädrar förspända enstegs - eller backventiler.

Claims (13)

10 15 20 25 30 532 953 _10- Patentkrav

1. Tryckregulator för att justera trycket i ett hydrauliskt flöde mellan en första och en andra kammare (Vp1, Vp2) där trycket delvis eller helt regleras av en strömsättning av en solenoid som justerar en position på en medbringare, innefattande ett solenoidankare (13b) anordnat runt eller sammanbyggt med en solenoidankarstång (13a), axiellt förskjutbar inuti en solenoidkammare (Vs) i ett hus (2) där solenoidkammaren (Vs) är trycksatt med ett solenoidkammartryck (Ps) genom att ett eller flera hål (13c) i solenoidankarstången (13a) sammankopplar den första kammaren (Vp1) med solenoidkammaren (Vs), kännetecknad av att en avgränsande del (18) är anordnad runt solenoidankarstången (13a) i anslutning till huset (2) och där den avgränsande delen (18) har ett tredje spel (cl3) mellan dess innerdiameter (disi) och solenoidankarstångens ytterdiameter (d1) samt ett andra spel (cl2), större än det tredje spelet (cl3), mellan dess ytterdiameter (dwy) och huset (2) där det andra spelet (cl2) motsvarar eller är större än ett första spel (cl1) mellan solenoidankarstångens (13a) ytterdiameter (d1) och huset (2) så att en viss radiell rörelse mellan medbringaren och huset (2) tillåts samtidigt som minimalt med dämpmedium flödar mellan den avgränsande delen (18) och solenoidankarstången (13a).

2. Tryckregulator enligt krav 1 kännetecknad av att det tredje spelet (cl3) är så litet som möjligt ur produktionsteknisk aspekt och har företrädesvis en storlek på mellan ett maximalt spel på 6/1000 och ett minimalt spel på 1/1000 av solenoidstångens (13a) ytterdiameter (d1)

3. Tryckregulator enligt krav 1 eller 2 kännetecknad av att den avgränsande delen (18) ligger an mot huset (2) och kontaktytan mellan huset (2) och den avgränsande delen (18) hålls stängd och tätar oavsett driftsläge genom att ett solenoidkammartryck (Ps) verkar i solenoidkammaren (Vs) och skapar en kraft som pressar den avgränsande delen (18) mot huset (2). 10 15 20 25 30 5 3 2 El E 3 - 11 _

4. Tryokregulator enligt krav 3 kännetecknad av att den pressande kraften på den avgränsande delen (18) skapas av en tryckskillnad över den avgränsande delen (18) som uppstår genom att ett andra tryck (Ppz) i den andra kammaren (Vpz) är betydlig mindre än solenoidkammartrycket (Ps).

5. Tryokregulator enligt krav 4 kännetecknad av att ett ytterligare presstryck kan skapas genom att en fjäder (19) är anordnad mellan den avgränsande delen (18) och solenoidankarkroppen (13b)

6. Tryokregulator enligt något av ovanstående krav kännetecknad av att solenoidkammartrycket (P5) i solenoidkammaren (VS) är huvudsakligen lika med ett första tryck (Pm) som råder i den första kammaren (Vp1) genom att nämnda i solenoidankarstången (13a) anordnade ett eller flera hål (13c) som sammankopplar kamrarna (Vpl, Vs) har en diameter som möjliggör ett huvudsakligen ostört hydrauliskt flöde mellan kamrarna.

7. Tryokregulator enligt krav 6 kännetecknad av att sammankopplingen av solenoidkammaren (Vs) och den första kammaren (VM) sker genom ett axiellt hål (13c) vilket sträcker sig genom hela solenoidankarstången (13a).

8. Tryokregulator krav 6 enligt kännetecknad av att sammankopplingen av solenoidkammaren (Vs) och den första kammaren (Vp1) sker genom ett axiellt hål (13c) vilket endast sträcker sig genom en första del av solenoidankarstången (13a), så att en andra del av solenoidankarstången (13a) förblir solid, och där det axiella hålet (13c) avslutas i radiella hål (13d) som sträcker sig mellan hålet (13c) i solenoidankarstången (13a) och solenoidkammaren (Vs).

9. Tryokregulator enligt krav 8 kännetecknad av att den andra solida delen av solenoidankarstången (13a) är anordnad att röra sig i ett 10 15 20 25 53.2 963 _12- begränsat utrymme i form av en övre solenoidkammare (Vsu) ovanför solenoidankarstângen (13a) avdelat från solenoidkammaren (Vs) av huset (2) så att en dämpning av solenoidankarstångsrörelsen åstadkoms.

10. Tryckregulator enligt krav 9 kännetecknad av att mellan den övre solenoidkammaren (Vsu) är sammankopplad med solenoidkammaren (VS) via den första spalten (Cl1) mellan solenoidankarstång (13a) och hus (2).

11. Tryckregulator enligt krav 10 kännetecknad av att dämpningen av solenoidankarstångsrörelsen åstadkoms genom att hydraulmediet som pressas undan av solenoidankarstången (13a) tvingas flöda genom den första spalten (cl1) och ut i solenoidkammaren (Vs)

12. Tryckregulator enligt något av kraven 1-11 kännetecknad av att tryckregulatorn ett pilottryck (Pp) som bestämmer ett huvuddämpmedieflöde över en huvudventil i en stötdämparventil. reglerar

13. Tryckregulator enligt krav 12 kännetecknad av att huvudventilen innefattar en huvudkägla (9) som är anordnad att röra sig axiellt i förhållande till ett huvudsäte (11) mot verkan av minst en första huvudventilfiäder (10a) och det av tryckregulatorn bestämda pilottrycket (Pp)-