WO2014048603A1

WO2014048603A1 - Regelventilvorrichtung für einen hydraulikkreislauf sowie verfahren zur regelung des förderdrucks einer variablen ölpumpe

Info

Publication number: WO2014048603A1
Application number: PCT/EP2013/065491
Authority: WO
Inventors: Christoph Sadowski; Rolf Lappan; Lukas Romanowski
Original assignee: Pierburg Gmbh
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-04-03
Also published as: DE102012109094A1

Abstract

Es sind Regelventilvorrichtungen für Hydraulikkreisläufe mit einer elektromagnetischen Aktoreinheit (10), sowie einem Strömungsgehäuse (14) mit einem Regelanschluss (54), einem Förderdruckanschluss (58) und einem Auslassanschluss (56), ebenso bekannt wie Verfahren zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe (96) mit einer Steuerkammer und einer Ölwanne (92) und einer derartigen Regelventilvorrichtung. Diese werden zumeist über Drucksensoren geregelt, wobei eine Fehlfunktion des Systems nicht zuzuordnen ist. Es wird daher vorgeschlagen, dass ein Permanentmagnet (52) an der Ventileinheit (16) oder am Ventilstößel (80) angeordnet ist, der mit einem linearen Magnetfeldsensor (86) zusammenwirkt, der über Leiterbahnen mit einer Ventilsteuerelektronik (90) verbunden ist, über die die Ansteuerung der Aktoreinheit (10) erfolgt. So kann ein Förderdruckistwert der Ölpumpe (96) in Abhängigkeit der Stellung der Ventileinheit (16) oder des Ventilstößels (80) und der Pumpendrehzahl über ein Kennfeld ermittelt werden und ein folgender Förderdrucksollwert durch entsprechende Bestromung der Aktoreinheit (10) in Abhängigkeit des Signals des Magnetfeldsensors (86) und der anliegenden Pumpendrehzahl durch entsprechende Bestromung der Aktoreinheit (10) eingestellt werden.

Description

B E S C H R E I B U N G

Regelventilvorrichtung für einen Hydraulikkreislauf sowie

Verfahren zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe

Die Erfindung betrifft eine Regelventilvorrichtung für einen Hydraulikkreislauf mit einer Aktoreinheit, die einen elektromagnetischen Kreis mit einem bewegbaren Anker, einem Kern, einer bestrombaren Spule und Flussleiteinrichtungen aufweist, einem Strömungsgehäuse mit einem Regelanschluss, einem Förderdruckanschluss und einem Auslassanschluss, einer über ein Federelement belasteten Ventileinheit, die im Strömungsgehäuse angeordnet ist und einen Ventilschließkörper aufweist, der mit dem Anker verbunden ist und einen Ventilsitz zwischen dem Regelanschluss und dem Auslassanschluss beherrscht sowie ein Verfahren zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe mit einer Steuerkammer und einer Ölwanne und einer derartigen Regelventilvorrichtung. Solche Regelventilvorrichtungen dienen beispielsweise zur Drucksteuerung hydraulischer Steller in Steuerungen für Automatikgetriebe oder zur Regelung des Druckes in einer Steuerkammer einer variablen Ölpumpe eines Ölkreislaufs zur Schmierung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird über den Druck in der Steuerkammer ein Ring einer Förderkammer, auf dem der Rotor einer Flügelzellen- oder Zahnradpumpe abrollt, verschoben oder verdreht, wodurch das Fördervolumen beziehungsweise der Ölförderdruck der Pumpe geändert wird. Die zu diesen Zwecken verwendeten Druckregelventile weisen zumeist drei Anschlüsse auf, von denen einer als Auslass zur Ölwanne dient, ein weiterer mit der Druckregelkammer der Ölwanne verbunden ist und ein dritter mit dem Förderdruck der Ölpumpe beaufschlagt wird. Zur Regelung des Drucks ist es notwendig, den Förderdruck der Ölpumpe zu bestimmen, was beispielsweise über Drucksensoren in der Förderleitung erfolgt, über die zusätzlich der Betriebszustand des Regelventils bestimmt wird. Über diese Sensoren erfolgt eine Funktionsrückmeldung des Öldrucksystems an die Motorsteuereinheit.

So ist aus der JP 2003-076427 A ein elektromagnetisches Druckregelventil bekannt, bei dem in den Anschlussleitungen zum Regelanschluss und in der mit dem Förderdruck der Pumpe beaufschlagten Leitung jeweils ein Drucksensor angeordnet ist. Beide Sensoren sind mit einer Steuereinheit verbunden, über die wiederum über den Stecker Signale zur Regelung des Elektromagnetventils gegeben werden. Beide Sensoren sind dabei über zusätzliche elektrische Verbindungsleitungen mit der Steuerreinheit verbunden.

Des Weiteren ist aus der DE 10 2005 004 080 AI ein Druckregelventil für einen Hydraulikkreislauf bekannt, welches ein Elektronikteil mit einem Drucksensor aufweist, der über zusätzliche Bohrungen im Gehäuseteil mit dem Druck des Verbraucheranschlusses beaufschlagt ist. Dieses Gehäuseteil kann dabei entweder einstückig mit dem Spulenträger ausgeführt sein oder als zusätzliches Gehäuseteil auf das Strömungsgehäuse aufgesteckt werden, wobei das Elektronikteil in einer separaten Kammer des Strömungsgehäuses angeordnet ist.

Diese bekannten Ventile und Systeme haben jedoch den Nachteil, dass eine Analyse der Ventilfunktion lediglich indirekt erfolgt, da ausschließlich aus einem nicht zur eingestellten Magnetkraft passenden Pumpendruck auf eine Fehlfunktion geschlossen werden kann, wobei nicht eindeutig bestimmbar ist, ob eine Fehifunktion der Pumpe oder des Ventils vorliegt. Des Weiteren ist aus der DE 199 14 372 AI ein Schaltventil bekannt, bei dem am Anker ein Permanentmagnet angeordnet ist, der mit einem Hallschalter zusammenwirkt, so dass aus einem Verbleib des Ankers in seiner Ruhelage trotz Bestromung des Ventils auf eine Fehlfunktion des Ventils geschlossen werden kann. Diese Anordnung eignet sich jedoch ausschließlich zur Fehlfunktionsrückmeldung.

Daher ergibt sich die Aufgabe, eine Regelventilvorrichtung sowie ein Verfahren zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe mit einer solchen Regelventilvorrichtung zu schaffen, mit denen eine kontinuierliche Funktionskontrolle der Regelventilvorrichtung und zusätzlich eine Regelung des Ölpumpensystems ohne zusätzliche Sensoren ermöglicht wird. Der Aufbau und die Montage sollen dabei möglichst einfach ausführbar sein.

Diese Aufgaben werden durch eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Dadurch, dass ein Permanentmagnet an der Ventileinheit oder am Ventilstößel angeordnet ist, der mit einem linearen Magnetfeldsensor zusammenwirkt, der über Leiterbahnen mit einer Ventilsteuerelektronik verbunden ist, über die die Ansteuerung der Aktoreinheit erfolgt, kann kontinuierlich die Position des Ventilstößels oder der Ventileinheit bestehend aus Anker und Ventilschließkörper bestimmt werden und an die Ventilsteuerung übermittelt werden. Da eine direkte Abhängigkeit des hydraulischen Förderdrucks von der Ventilposition gegeben ist, kann somit der Druck über das Signal des linearen Magnetfeldsensors geregelt werden.

Bezüglich des Verfahrens zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe kann dadurch, dass der Magnetfeldsensor eine Stellung der Ventileinheit oder des Ventilstößels misst, das Signal des Magnetfeldsensors an die Ventilsteuerelektronik übermittelt wird, anschließend ein Förderdruckistwert der Ölpumpe in Abhängigkeit der Steifung der Ventileinheit oder des Ventilstößels und der Pumpendrehzahl 5 über ein Kennfeld ermittelt und ein folgender Förderdrucksollwert durch entsprechende Bestromung der Aktoreinheit in Abhängigkeit des Signals des Magnetfeldsensors und der anliegenden Pumpendrehzahl durch entsprechende Bestromung der Aktoreinheit eingestellt wird, auf zusätzliche Sensoren zur Regelung verzichtet werden. Des Weiteren kanno aus einer Fehlstellung des Ventilschließkörpers beziehungsweise des Ventilstößels bei bekannter Bestromung des Ventils direkt auf eine Fehlfunktion des Ventils geschlossen werden.

Vorzugsweise umgibt ein Außengehäuse das Strömungsgehäuse und die5 Aktoreinheit radial und der Magnetfeldsensor ist zwischen dem Strömungsgehäuse und dem Außengehäuse angeordnet, so dass auf eine zusätzliche Montage des Magnetfeldsensors nach Einbau der Regelventilvorrichtung verzichtet werden kann, da dieser in das Strömungsgehäuse integriert ist und somit mit dem Strömungsgehäuseo montiert wird. So kann die jeweilige gemessene Ventilschließkörper- oder Ventilstößelposition, ohne weitere Leitungen legen zu müssen der Steuerung des Ventils zur weiteren Regelung zur Verfügung gestellt werden. Vorteilhafterweise erstrecken sich die Leiterbahnen zumindest teilweise durch die Aktoreinheit, wodurch die Leiterbahnen geschützt sind und eine Verbindung zum Stecker in einfacher Weise hergestellt werden kann.

Vorzugsweise sind die Leiterbahnen in eine Flexfolie integriert. Durch deren Flexibilität und geringe Dicke ist diese einfach beim Zusammenbau innerhalb des Aktorgehäuses oder zwischen Aktorgehäuse und Strömungsgehäuse zu verlegen. Auch besteht eine Isolation gegenüber berührenden Flüssigkeiten.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Ventilsteuerelektronik im Innern der Aktoreinheit angeordnet. So kann das Ventil unabhängig von einer Motorsteuereinheit betrieben werden. Die Verbindung des Sensors zur Steuerelektronik kann so bei der mechanischen Montage über die Flexfolie einfach hergestellt werden. Durch den integrierten Stromregler in der Ventilsteuerelektronik ist eine Regelung des Öldrucks nach Sollwertvorgabe möglich, so dass der Aufwand in einem externen Motorsteuergerät reduziert wird.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Ventilsteuerelektronik in der Motorsteuereinheit integriert und die Leiterbahnen münden in einem Stecker der Aktoreinheit. So kann auf eine zusätzliche Steuereinheit verzichtet werden. Auch hier ist die Verbindung zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Stecker über die Flexfolie einfach zu verwirklichen. Bei dieser Ausführung kann das Signal des Magnetfeldsensors gleichzeitig als Rückmeldung für die On-Board- Diagnose dienen.

In einer bevorzugten Ausführung verlaufen die Leiterbahnen in der Aktoreinheit axial zwischen dem Spulenträgers und der Spule, so dass die Leiterbahnen vor dem Wickeln der Spule eingebracht werden kann. Die Leiterbahnen verlaufen somit im sich nicht bewegenden Bereich des Ventils und sind somit vor Verschleiß geschützt.

Ein besonders einfacher Aufbau und eine vereinfachte Herstellung ergeben sich, wenn das Strömungsgehäuse und der Spulenträger einstückig ausgebildet sind. Vorzugswelse weist dabei der Spulenträger an seinem zum Strömungsgehäuse weisenden Ende eine sich radial erstreckende ringförmige Erweiterung auf, in der ein Ausschnitt ausgebildet ist, durch den die Leiterbahnen zwischen die Spule und den Spulenträger ragen. So wird einerseits die Position der Leiterbahnen festgelegt und andererseits deren Montage vereinfacht, da eine gerade Verlegung in diesem Bereich möglich wird.

In einer vorteilhaften Ausführung umgibt das Außengehäuse das Strömungsgehäuse und die Aktoreinheit radial. Durch dieses geschlossene Gehäuse werden Leckagen nach außen vermieden und Dichtungen eingespart, wobei in einer alternativen Ausbildung die Leiterbahnen vom Drucksensor zur Aktoreinheit zwischen dem Außengehäuse und dem Strömungsgehäuse verlaufen, was ebenfalls die Anbindung des Drucksensors vereinfacht.

In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Auslassanschluss axial zwischen dem Regelanschluss und dem Förderdruckanschluss und der Permanentmagnet axial an der Ventileinheit an der zur Aktoreinheit weisenden Seite des Regelanschlusses oder am Ventilstößel angeordnet. Dabei folgt der Ventilstößel dem Ventilschließkörper bei korrekter Funktion der Regelventilvorrichtung.

In einer Weiterbildung des Verfahrens zur Regelung der Ölpumpe wird bei Anordnung des Permanentmagneten am Ventilstößel aus einer Position im Betrieb, in der der Ventilstößel an einer ihn umgebenden Buchse axial anliegt, auf einen Fehler im Öldrucksystem geschlossen, da üblicherweise bei ausreichendem Druck der Ventilstößel aus seiner Ruheposition im Betrieb in Richtung des Ankers verschoben wird. Es wird somit eine Regelventilvorrichtung sowie ein Verfahren zur Regelung einer Ölpumpe geschaffen, mit denen einerseits zuverlässig ein geforderter Öldruck regelbar ist, ohne zusätzliche Sensoren verwenden zu müssen und andererseits eine On-Board-Diagnose zur Ermittlung von Fehlern am Regelventil oder im Öldruckkreislauf ermöglicht wird. Dabei ist das Regelventil einfach herstellbar und montierbar.

Zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen

Regelventilvorrichtungen und der zugehörigen Ölpumpenregelanordnung sind in der Figur dargestellt und werden, wie auch das Verfahren zur Regelung im Folgenden beschrieben, wobei für gleiche Bauteile jeweils gleiche Bezugszeichen in beiden Ausführungsformen verwendet werden.

Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Regelventilvorrichtung in geschnittener Darstellung mit schematisch dargestellter Anbindung an einen Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine.

Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regelventilvorrichtung in geschnittener Darstellung.

Die erfindungsgemäße, in Figur 1 dargestellte Regelventilvorrichtung besteht aus einer Aktoreinheit 10, die wie ein sich an die Aktoreinheit 10 anschließendes Strömungsgehäuse 14 von einem Außengehäuse 12 umgeben ist Im Strömungsgehäuse 14 ist eine Ventileinheit 16 angeordnet. Die Aktoreinheit 10 weist einen elektromagnetischen Kreis 18 auf, welcher aus einer Spule 22, einem Kern 24, einem axial verschiebbaren Anker 26 und den elektromagnetischen Kreis 18 vervollständigende Flussleiteinrichtungen besteht, welche axial oberhalb und unterhalb der Spule 22 in Form von Rückschlussblechen 28, 29 angeordnet sind und in Form eines Joches 30 den Kern 24 beziehungsweise den Anker 26 radial umgeben. Die Spule 22 ist auf einem Spulenträger 20 gewickelt, der den Kern 24 radial umgibt und der im vorliegenden Ausführungsbeispr^'el einstückig mit dem Strömungsgehäuse 14 ausgebildet Ist. Das zur Ventileinheit 16 weisende Rückschussblech 28 weist einen hohlzylindrischen Abschnitt auf, der sich in das Innere der Spule 22 erstreckt und vom Spulenträger 20 allseitig umgeben ist. Hierzu weist der Spulenträger 20 einen Führungsabschnitt 31 mit kleinerem Innendurchmesser auf. Dieser Führungsabschnitt 31 dient als Führung des Ankers 26. Die Spule 22 ist von einem das Außengehäuse 12 bildenden Kunststoffmantel umgeben, an dem ein Stecker 32 zur elektrischen Versorgung der Spule 22 ausgebildet ist.

Der Kern 24 weist einen fest im Spulenträger 20 angeordneten radial äußeren Teil 34 auf, in dem eine Durchgangsbohrung 36 ausgebildet ist, welche teilweise mit einem Innengewinde ausgestattet ist, in welches ein radial innerer Teil mit einem Außengewinde in Form einer Madenschraube 38 geschraubt ist. Je nach axialer Stellung dieser Schraube 38 im Kern 24 ist eine Feinjustierung der magnetischen Feldlinien möglich. Axial in Höhe der Schraube 38 weist der Kern 24 eine umlaufende Aussparung 40 auf, die eine Streuung der Magnetfeldlinien im Kern 24 verhindert und so die Feinjustierung über die Schraube 38 verbessert.

Des Weiteren ist in der Durchgangsbohrung 36 an der zur Ventileinheit 16 gewandten Seite der Durchgangsbohrung 36 eine innere Kernschraube 41 in das Innengewinde des äußeren Kernteils 34 eingeschraubt, die einen Zapfen 42 aufweist, der zur Führung eines Federelementes 44 in Form einer Schraubenfeder dient, welche den Zapfen 42 umgibt und zwischen einer Anlagefläche 46 am Zapfen 42 und einer Anlagefläche 48 am Anker 26 eingespannt ist. Der Zapfen 42 dient gleichzeitig als Anschlag zur Begrenzung der Ankerbewegung.

Bei Bestromung der Spule 22 entsteht in bekannter Weise eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Anker 26 und dem Kern 24, der zur Bündelung der axial verlaufenden magnetischen Feldlinien einen ringförmigen spitz zulaufenden Vorsprung 50 aufweist, in dessen Inneres der Anker 26 bei Bestromung der Spule 22 eintaucht. Im Strömungsgehäuse 14 sind ein Regelanschluss 54, ein Auslassanschluss 56 sowie ein am zum Anker 26 entgegen gesetzten Ende angeordneter Förderdruckanschluss 58 ausgebildet.

Zwischen dem Regelanschluss 54 und dem Auslassanschluss 56, welcher zwischen dem Regelanschluss 54 und dem Förderdruckanschluss 58 angeordnet ist, ist im Inneren des Strömungsgehäuses 14 ein kegelstumpfförmiger Ventilsitz 60 ausgebildet, welcher mit einem zylindrischen Ventilschließkörper 62 der Ventileinheit 16 zusammenwirkt, der einstückig mit dem Anker 26 ausgebildet ist. In der Ventileinheit 16, also im Anker 26 und im Ventilschließkörper 62 ist eine axial verlaufende Längsbohrung 64 ausgebildet, über die ein Raum 66 im Inneren des Aktorgehäuses 12, in dem die Schraubenfeder 44 angeordnet ist, mit dem Auslassanschluss 56 der Regelventilvorrichtung in ständiger fluidischer Verbindung steht. Entsprechend ist der hydraulische Druck, welcher am Ventilschließkörper 62 in Öffnungsrichtung wirkt, der gleiche Druck, der am Anker 26 in Schließrichtung der Ventileinheit 16 wirkt. Da zusätzlich die beiden Kraftangriffsflächen 68, 70 am Anker 26 beziehungsweise am Ventilsch f ießkörper 62 gleich groß sind, besteht ein Kraftausgleich an der bewegbaren Einheit aus Anker 26 und Ventilschließkörper 62, der dazu führt, dass lediglich die elektromagnetische Kraft und die Federkraft auf diese Einheit 26, 62 wirken.

Des Weiteren ist am Förderdruckanschluss 58 in einer axialen Öffnung 76 des Strömungsgehäuses 14 eine weitere Buchse 78 angeordnet, in der ein Ventilstößel 80 gleitend gelagert ist, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als separates Bauteil ausgebildet ist, jedoch auch einstückig mit dem Ventilschlleßkörper 62 ausgebildet werden könnte. Die Buchse 78 weist je nach gewünschter Öffnungskraft eine unterschiedlich große Öffnung auf, so dass eine druckbelastete Fläche 82 des Ventilstößels 80 eine entsprechend unterschiedliche Größe 5 aufweisen kann. Je größer diese Fläche 82 ist, desto größer ist die Kraft, die bei gleichem Druck auf den Ventilstößel 80 wirkt, welcher dadurch in Richtung des Ventilschließkörpers 62 verschoben wird und diesen gegebenenfalls vom Ventilsitz 60 abhebt. l o An seinem zur druckbelasteten Fläche 82 entgegen gesetztem Ende weist der Ventilstößel 80 eine Erweiterung 84 auf, die im unbelasteten Zustand gegen die Buchse 78 anliegt und bei fehlendem Öldruck beabstandet zum Ventilschließkörper 62 angeordnet ist.

15 Erfindungsgemäß ist im Strömungsgehäuse 14 an der Ventileinheit 14 im Bereich zwischen dem Führungsabschnitt 31 des Spulenträgers 20 und dem Regelanschluss 54 ein ringförmiger axial magnetisierter Permanentmagnet 52 befestigt, der mit einem linearen Magnetfeldsensors 86 in Form eines Hallsensors zusammenwirkt. Der

20 MagnetfeJdsensor 86 befindet sich radial zwischen dem Außengehäuse 12 und dem Strömungsgehäuse 14 in einer Ausnehmung des Außengehäuses 12 und axial auf Höhe des Permanentmagneten 52.

Der Magnetfeldsensor 86 ist über eine Leiterbahnen aufweisende Flexfolie 25 88 mit dem Stecker 32 und über den Stecker 32 mit einer Motorsteuereinheit 90 verbunden, in der im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ventilsteuerelektronik integriert ist. Die Flexfolie 88 erstreckt sich zunächst radial um das Strömungsgehäuse und von der zum Magnetfeldsensor 86 gegenüberliegenden Seite axial zunächst 30 zwischen dem Strömungsgehäuse 14 und dem Außengehäuse 12 hindurch in die Aktoreinheit 10. Hierzu wird die Flexfolie 88 beispielsweise beim Spritzen des Außengehäuses 12 an das Strömungsgehäuse 14 angelegt und mit dem Magnetfeldsensor 86 umspritzt. Von hier aus erstreckt sich die Flexfoiie 88 weiter in axialer Richtung an der Außenseite des Spulenträgers 20 entlang zwischen der Spule 22 und dem Spuienträger 20. Hierzu weist der Spulenträger 20 an seinem zum Strömungsgehäuse 14 weisenden Ende in einer sich radial erstreckenden ringförmigen Erweiterung 89 einen Ausschnitt 91 auf, durch den die Flexfoiie 88 in einen sich axial erstreckenden Abschnitt des Spulenträgers 20 ragt. An einer gegenüberliegenden zweiten ringförmigen Erweiterung 95 des Spulenträgers 20 wird die Flexfoiie 88 entlang der ringförmigen Erweiterung 95 wieder in Umfangsrichtung um den Spulenträger 20 und zum Stecker 32 geführt. So wird die Motorsteuereinheit 90 mit den Stellungssignalen des Magnetfeldsensors 86 versorgt. Bei Bewegung der Ventiieinheit 16 wird der Permanentmagnet 52 am Magnetfeldsensor 86 vorbeigeführt, wodurch ein sich änderndes magnetisches Feld auf den Magnetfeldsensor 86 wirkt, dessen Magnetfeldlinien eine andere Richtung aufweisen. Hierdurch ändert sich das Ausgangssigna) üblicherweise entlang einer Sinuskurve, so dass jeder Stellung des Permanentmagneten 52 in eindeutiger Weise ein Signal des Magnetfeldsensors 86 zugeordnet werden kann.

Die Funktion dieser Regelventilvorrichtung als Ölpumpenregelung wird im Folgenden anhand des Ölkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine erklärt.

Der Ölkreislauf besteht aus einer Ölwanne 92 aus der über eine Saugleitung 94 mittels einer variablen Ölpumpe 96 Öl angesaugt wird. Dieses Öl strömt über eine Förderleitung 98 zum Zweck der Schmierung zu einem Verbrennungsmotor 100 und von diesem über eine Rückführleitung 102 zurück zur Ölwanne 92.

Wie erwähnt handelt es sich nicht um eine Ölpumpe 96, deren Förderdruck ausschließlich von der Drehzahl der Ölpumpe 96 und somit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 100 abhängig ist, sondern um eine Ölpumpe 96, welche mittels Verstellung eines Exzenterringes, in dem ein Pumpenrotor zur Förderung exzentrisch gedreht wird, in der Fördermenge und somit im Förderdruck pi einstellbar ist.

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Die Verstellung des Exzenterringes erfolgt durch Regelung eines Steuerdruckes p₂ in einer Steuerkammer der Ölpumpe 96. Der in der Steuerkammer wirkende Steuerdruck 2 wird mittels der Regelventilvorrichtung geregelt, indem der Regelanschluss 54 des o Strömungsgehäuses 14 der Ventilvorrichtung über eine Düse oder Blende 104 mit der Förderleitung 98 und mit der Steuerkammer verbunden wird, so dass hinter der Blende 104 am Regelanschluss 54 und in der Steuerkammer immer der gleiche Druck p₂ herrscht. Der Auslassanschluss 56 des Strömungsgehäuses 14 wird mit der Ölwanne 92 verbunden. Des Weiteren wird der Förderdruckanschluss 58 und somit auch die druckbelastete Fläche 82 des Ventilstößels 80 mit dem Förderdruck i beaufschlagt, so dass der Ventilstößel 80 gegen den Ventilschließkörper 62 anliegt.

Im nicht bestromten Zustand des Ventils wird der Anker 26 und somit der Ventilschließkörper 62 aufgrund der Federkraft auf den Ventilsitz 60 gedrückt. Entsprechend besteht keine Verbindung zwischen dem Regelanschluss 54 und dem Auslassanschluss 56. Somit entsteht ein maximaler Steuerdruck p₂, der in der Steuerkammer und am Regelanschluss 54 anliegt und dafür sorgt, dass sich der Exzenterring in seiner Maximalstellung befindet und somit auch der Förderdruck pi maximal ist.

Neben der Federkraft wirkt auf den Anker 26 wie erwähnt über den Ventilstößel 80 auch die Kraft, die sich aus dem Förderdruck pi und der von diesem beaufschlagten druckbelasteten Fläche 82 ergibt. Ist diese Kraft geringer als die Federkraft, wird weiterhin Öl mit dem Maximaldrück pi gefördert. Übersteigt diese Kraft jedoch die Federkraft wird der Ventilschließkörper 62 durch den Ventilstößel 80 vom Ventilsitz 60 gehoben, so dass eine Verbindung vom Regelanschluss 54 zum Auslassanschluss 56 hergestellt wird, was zu einer Verringerung des Steuerdruckes p₂ und somit im Folgenden durch Verschiebung des Exzenterringes zu einer Verringerung des Förderdrucks pi führt. Somit kann auf einfache Weise über die Fläche, an der der Förderdruck angreift, ein Maximaldruck im System eingestellt werden. Gleichzeitig wird eine fail-safe Funktion bei Ausfall der Aktoreinheit 10 zur Verfügung gestellt.

Es wird deutlich, dass je nach Stellung der Ventileinheit 16 ein unterschiedlicher Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Ventilsitz 60 und dem Ventilschließkörper 62 freigegeben wird. In Abhängigkeit der Größe dieses freien Querschnitts sowie der Pumpendrehzahl ergibt sich ein eindeutig definierter Regeldruck p₂ und damit ein definierter sich einstellender Förderdruck pi, Dies bedeutet, dass durch Hinterlegung eines entsprechenden Kennfeldes in der Motorsteuereinheit 90 jedem Signal des Magnetfeldsensors 86 in Abhängigkeit der Motordrehzahl und damit der Pumpendrehzahl ein definierter Förderdruck zugeordnet werden kann.

Wird über den linearen Magnetfeldsensor 86 ein Istwert der Position der Ventileinheit 16 ermittelt, wird dieser in der Motorsteuereinheit 90 in einen Förderdruck pi umgerechnet. Liegt dieser Förderdruck beispielsweise oberhalb eines geforderten Sollwertes, wird zur Reduzierung des Förderdrucks pi über die Motorsteuereinheit 90 die Spannungsversorgung der Spule 22 erhöht, so dass der Anker 26 weiter vom Ventilsitz 60 wegbewegt wird und der freie Querschnitt der Verbindung zwischen dem Regelanschluss 54 und dem Auslassanschluss 56 erhöht wird, was wiederum zu einer Reduzierung des Steuerdrucks p₂ in der Steuerkammer und somit zu einer Reduzierung des Förderdruckes Pi führt. Hierdurch ändert sich wiederum das Signal des Magnetfeldsensors 86 bis die Positionsrückmeldung des Magnetfeldsensors 86 der Sollposition und damit erneut entsprechend des Kennfelds dem gewünschten Sollwert des Förderdrucks entspricht. Der Öffnungsquerschnitt ist dabei abhängig von der Stromversorgung der Spule 22, so dass mit steigendem Strom auch der freigegebene Querschnitt steigt und somit der Förderdruck pi weiter fällt. Die Bestromung der Spule 24 wird somit über die Motorsteuereinheit 90 in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem geforderten Sollwert und dem über den Magnetfeldsensor 86 sowie das hinterlegte Kennfeld gemessenen Istwert des Förderdrucks eingestellt. Umgekehrt wird bei gefordertem höheren Öldruck die Bestromung der Spule 22 verringert oder ganz eingestellt, wodurch der Steuerdruck p₂ wieder ansteigt und der Magnetfeldsensor 86 das Signal an die Motorsteuereinheit 90 sendet, dass die geforderte Stellung der Ventileinheit 16 und damit der gewünschte Förderdruck i erreicht ist.

Tritt ein Drehzahlsprung der Ölpumpe 96 beispielsweise aufgrund einer plötzlichen Laststeigerung des Verbrennungsmotors 100 auf, erhöht sich kurzzeitig der Förderdruck pi, was dazu führt, dass der Ventilstößel 80 gegen den Ventilschließkörper 62 gedrückt wird, wodurch wiederum die fluidische Verbindung zwischen dem Regelanschluss 54 und dem Ausfassanschluss 56 hergestellt wird. Dies wird über den Magnetfeldsensor 86 detektiert. Andererseits wird durch die Hinterlegung der Pumpendrehzahl im Kennfeld die passende gewünschte Stellung der Ventileinheit ermittelt, so dass in einem kurzen Zeitraum erneut der gewünschte Druck durch entsprechende Positionsrückmeldung eingestellt werden kann.

Sollte eine gemessene Position der Ventileinheit 16 nicht zur angelegten Bestromung bei bestimmter Drehzahl der Pumpe passen, kann bei der On-Board-Diagnose auf einen Fehler geschlossen werden. Daraus folgt, dass durch die Integration des Magnetfeldsensors 86 in das Strömungsgehäuse 14 ohne zusätzliche äußere Leitungen eine ständige

Überwachung und Einstellung des Förderdruckes möglich ist.

Die Ausführung der Regelvorrichtung gemäß der Figur 2 unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 lediglich dadurch, dass der Permanentmagnet 52 nicht als Ringmagnet ausgeführt und an der Ventileinheit 16 befestigt ist sondern als Stabmagnet am Ventilstößel 80 befestigt ist. Entsprechend wird der Magnetfeldsensor 86 erneut gegenüberliegend zum Permanentmagneten 52 jedoch im Strömungsgehäuse 14 angeordnet. Von hier aus erstreckt sich die Flexfolie 88 erneut in Richtung zur Aktoreinheit 10, wie dies zur Figur 1 bereits beschrieben wurde.

Bei dieser Anordnung des Permanentmagneten 52 ergibt sich für die übliche Regelung im Betrieb zunächst kein Unterschied, da die Bewegung des Ventilstößels jeweils der Bewegung der Ventileinheit 14 folgt. Liegt allerdings ein Fehler im Öldrucksystem vor, der dazu führt, dass der Öldruck so weit absinkt, dass der Ventilstößel in der Position verbleibt, in der er mit seiner Erweiterung 84 auf der Buchse 78 aufliegt, kann bei dieser Ausführung direkt auf einen Fehler des Öldruckregelsystems geschlossen werden.

Es sollte deutlich sein, dass sich diese Regelventilvorrichtungen auch für andere Hydraulikkreisläufe eignen. Konstruktive Änderungen der Ventilvorrichtung im Vergleich zum dargestellten Ausführungsbeispiel, wie beispielsweise eine andere Anordnung der Anschlüsse oder eine andere Ausbildung der Ventileinheit oder der Aktoreinheit sind ebenfalls denkbar. Auch ist es denkbar, zusätzliche Drucksensoren zu verwenden und den Magnetfeldsensor ausschließlich zur Positionsrückmeldung zu nutzen, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Auch kann die Regelventilvorrlchtyng direkt über eine separate Ventilsteuerelektronik geregelt werden.

Claims

dadurch gekennzeichnet, dass

der Spulenträger (20) einstückig mit dem Strömungsgehäuse (12) ausgebildet ist.

9. Regelventilvorrichtung für einen Hydraulikkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Spulenträger (20) an seinem zum Strömungsgehäuse (14) weisenden Ende eine sich radial erstreckende ringförmige Erweiterung (89) aufweist, in der ein Ausschnitt (91) ausgebildet ist, durch den die Leiterbahnen (88) zwischen die Spule (22) und den Spulenträger (20) ragen.

10. Regelventilvorrichtung für einen Hydraulikkreislauf nach einem der Ansprüche 2 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Außengehäuse (12) das Strcmungsgehäuse (14) und die Aktoreinheit (10) radial umgibt und die Leiterbahnen (88) vom Magnetfeldsensor (86) zur Aktoreinheit (10) zwischen dem Außengehäuse (12) und dem Strömungsgehäuse (14) verlaufen.

11. Regelventilvorrichtung für einen Hydraulikkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Auslassanschluss (56) axial zwischen dem Regelanschluss (54) und dem Förderdruckanschluss (58) angeordnet ist und der Permanentmagnet (52) axial an der Ventiieinheit (16) an der zur Aktoreinheit (10) weisenden Seite des Regelanschlusses (54) oder am Ventilstößel (80) angeordnet ist.

12. Verfahren zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe (96) mit einer Steuerkammer und einer Ölwanne (92) und einer Regelventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Magnetfeldsensor (86) eine Stellung der Ventileinheit (16) oder des Ventilstößels (80) misst, das Signa! des Magnetfeldsensors (86) an die Ventilsteuerelektronik übermittelt wird, anschließend ein Förderdruckistwert der Ölpumpe (96) in Abhängigkeit der Stellung der Ventileinheit (16) oder des Ventilstößels (80) und der Pumpendrehzahl über ein Kennfeld ermittelt und ein folgender Förderdrucksollwert durch entsprechende Bestromung der Aktoreinheit (10) in Abhängigkeit des Signals des Magnetfeldsensors (86) und der anliegenden Pumpendrehzahl durch entsprechende Bestromung der Aktoreinheit (10) eingestellt wird.

13. Verfahren zur Regelung des Förderdrucks einer variablen Ölpumpe nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

bei Anordnung des Permanentmagneten (52) am Ventilstößel (80) aus einer Position im Betrieb, in der der Ventilstößel (80) an einer ihn umgebenden Buchse (78) axial anliegt, auf einen Fehler im Öldrucksystem geschlossen wird.