WO2018054415A1 - Hydraulisches schaltelement - Google Patents

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WO2018054415A1
WO2018054415A1 PCT/DE2017/100554 DE2017100554W WO2018054415A1 WO 2018054415 A1 WO2018054415 A1 WO 2018054415A1 DE 2017100554 W DE2017100554 W DE 2017100554W WO 2018054415 A1 WO2018054415 A1 WO 2018054415A1
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hydraulic switching
switching element
control element
housing
pressure
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PCT/DE2017/100554
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Jens Hoppe
Max Schäfer
Stefan Konias
Martin Steigerwald
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F02M2200/9015—Elastomeric or plastic materials

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic switching element for controlling or regulating a pressure in a hydraulic supply unit.
  • Numerous hydraulic switching elements in particular hydraulic valves, are known from the prior art with which a hydraulic functional unit can be pressurized or a control pressure for a hydraulic functional unit can be controlled and regulated.
  • DE 10 2015 202 022 A1 discloses an overflow valve for a hydraulic high-pressure pump, in which a control piston is displaceable movably against a compression spring and releases a return bore when a pressure level defined by the pressure spring is exceeded in order to reduce the pressure in a hydraulic space to reduce the overflow valve.
  • a disadvantage of such a solution is that the pressure in the hydraulic chamber can not be determined and thus a function check of the overflow valve by means of a diagnostic unit is not possible.
  • pressure holding and pressure control valves which additionally have a pressure sensor for determining a hydraulic pressure in a functional space of the valve.
  • a pressure sensor is relatively expensive and leads to a significant cost increase in the manufacture and assembly of the valve.
  • the object of the invention is to provide a hydraulic switching element in which a function check or a pressure determination without a costly pressure sensor is possible.
  • an inventive hydraulic switching element with a housing, a functional space, a connection opening for connecting a Pressure source to the hydraulic switching element and a relative to the housing movable control, wherein the movable control or standing in operative connection with the movable control housing portion has a throttle which connects a connectable to the pressure source port of the hydraulic switching element with a functional space of the hydraulic control element , wherein on the housing means for detecting a position of the movable control element are arranged.
  • control element is displaceable against a spring force of a spring, when the connection opening is acted upon by an operating pressure.
  • the movable control element is displaced against the spring when the hydraulic switching element is pressurized. It can be concluded from the deformation of the suspension and the associated displacement of the control element against the spring to a pressure in the hydraulic switching element.
  • the control has a metallic portion.
  • the position of the control element can be determined in a simple manner via an electromagnetic effect. It is particularly preferred if in or on the housing, an electrical coil for detecting a position of the movable control element is arranged.
  • the position of the movable control element can be detected via an inductive effect of the metallic portion of the movable control element and this inductance thus enables a qualitative and quantitative statement about the present in the hydraulic switching element pressure.
  • the position of the movable control element can also be determined on the basis of a capacitive effect.
  • the diameter of the movable control element in the region covered by the electrical coil preferably continuously, changes in order to determine the position of the movable control element in the housing by means of a changing distance and an associated changing capacitance close.
  • the control element has a first section for receiving a spring and a second section for forming the functional space, wherein the second section is formed from a plastic, in which a metallic tube for forming the throttle is inserted.
  • a first, dimensionally stable portion in particular a magnet armature
  • the movable control element a simplified recording of the spring in the hydraulic switching element is possible.
  • this first portion is metallic, in particular made of a steel, designed to exert an inductive effect on the electric coil and thus to allow easy determination of the position of the movable control element.
  • the second portion is preferably formed of plastic to reduce the weight (and associated inertia) of the movable control member.
  • a metallic tube for forming the throttle is inserted into the plastic part in the primary molding, in particular in an injection molding process, which in this primary forming process cohesively and / or positively with the second portion of the control is connected.
  • a throttle could also be formed in the second section of the control element by a corresponding tool geometry, in each case but it is advantageous for a long, thin channel such as a throttle, this form through an insert, since the tool would otherwise be very thin and thus susceptible to wear in this area.
  • an insert facilitates the molding of an injection molded part relative to a second section, in which a throttle is introduced by means of shaping of the tool.
  • an opening is formed, which allows in the radial direction compensation between a pin of the first portion and the second portion.
  • a guide region is formed, with which the respective section is guided in the bore of the housing.
  • the second section of the control element has an opening which has enough play in the radial direction to offset the axis between the first section and the second section of the control element compensate. This reduces the risk of jamming of the movable control element.
  • a hydraulic seal is facilitated, since the position of the control element for drilling in the housing is improved and thus a uniform contact pressure on the sealing surfaces, in particular on a circumferential lateral surface of the movable control element, can be achieved.
  • the second portion of the control centered through an opening the first portion of the control, in which case a guide surface for guiding the control is provided in the bore of the housing only on one of the sections, preferably on the second fluidbeaufschlagten , whereby, the risk of jamming of the movable control can be reduced.
  • the throttle by a on the lateral surface of the control element or a standing with the lateral surface of the control in operative connection housing portion as a spiral groove is formed. This eliminates the need for an insert, which can simplify the production of the movable control.
  • the means for detecting a position of the movable control element comprise a sensor with which a position or a change in position of the movable control element can be detected.
  • the position of the movable control element can also be detected via a position sensor, for example a Hall sensor or a magnetoresistive sensor.
  • the hydraulic switching element is designed as a pressure-holding valve or a pressure regulating valve.
  • the hydraulic switching element according to the invention is particularly suitable for applications in which a comparatively small pressure difference prevails between the one end position of the movable control element and the other end position.
  • a method for determining a pressure of a liquid in a hydraulic switching element with a housing, a functional space, a connection opening for connecting a pressure source to the hydraulic switching element and a relative to the housing movable control element is proposed, wherein the movable control or one with the movable control in operative connection housing section has a throttle which connects the connection opening with the functional space hydraulically, being closed depending on the position of the movable control element to a pressure in the hydraulic control element.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of a hydraulic switching element according to the invention in the form of a pressure-maintaining valve
  • Fig. 2 shows another embodiment of an inventive, see hydraulic switching element in a sectional view.
  • the hydraulic switching element 1 comprises a housing 9, in which a central bore 24 is formed for receiving a movable control element 2.
  • the movable control element 2 comprises a first portion 5, which is formed as a metallic armature 14, and a second portion 18, which is designed as a piston 19 made of a plastic.
  • a throttle 3 is formed, which is formed by an inserted into the piston 19, metallic tube 20.
  • a guide surface is formed on the first section 5 and on the second section 18, with which the respective section 5, 18 is guided in the central bore 24 of the housing 9.
  • the first portion 5 of the movable control member 2 has an opening 23 into which a pin of the second portion 18 of the movable control member 2 is received with a clearance fit.
  • the clearance allows a compensation between the first portion 5 and the second portion 18 in the radial direction to compensate for an offset, in particular a Koaxialitätshab or a runout, between the first portion 5 and the second portion 18 of the control 2.
  • the first section 5 is connected to the second section 18 of the movable control element 2 by means of a connecting element 4, preferably by means of a securing ring 15.
  • a spring 6 is arranged, which is accommodated in a recess of the first portion 5 of the movable control element 2.
  • a functional space 8 is formed, which through the second portion 18 of the movable Chen control element 2 and the housing 9 of the hydraulic switching element 1 is limited.
  • the throttle 3 is formed as an axial throttle bore 17 eccentric to a central axis of the piston 19.
  • the throttle bore 17 can also be designed as a centric bore with an additional transverse bore on the side of the piston 19 facing the armature 14.
  • the throttle 3 can also be subsequently introduced into the piston 19.
  • control element 2 can also be made in one piece, wherein a metallic material for the control element 2 is preferred in a one-piece design.
  • a metallic armature 14 a metallic insert or a metallic section 13 of the movable control element 2 can also be provided.
  • the piston 19 may be made of a metallic material, in particular of steel or aluminum.
  • the housing 9 an electrical coil 10 is inserted, via which a position or a change in position of the metallic armature 14 can be detected.
  • the housing 9 has a Anschraubflansch 7, which rises above a radial direction over a basic shape of the housing 9.
  • the Anschraubflansch 7 has an opening, not shown, via which the switching element 1 by means of a simple connection element, preferably by means of a screw, with a functional unit, for example, connect an engine block of an internal combustion engine.
  • the housing 9 comprises a section designated as rinsing throttle housing 16 for receiving the second section 18 of the movable control element 2, which has a connection opening 12 for connection to a pressure source 11, for example a pressure accumulator or a pump.
  • the scavenger housing 16 also has a second connection opening 25 for connection to a functional unit.
  • a circumferential groove 26 for receiving a seal 21 is formed to allow a hydraulically sealed installation of the housing 9 to a functional unit, in particular an engine block.
  • a Hall sensor or a magnetoresistive sensor for detecting a position or a position change of the movable control element 2 may be provided.
  • the housing 9 can have an external thread with which the housing 9 can be screwed into a functional unit, for example an engine block of a combustion engine.
  • a hydraulic switching element 1 when used as a pressure regulating valve on a supporting element on an internal combustion engine is described below.
  • the internal combustion engine When the internal combustion engine is stopped, there is no oil pressure at the connection opening 12 and the movable control element 2 is displaced by the spring 6 in the direction of the connection opening 12 as far as an end stop 27 in the scavenging housing 16.
  • a purge pressure which is lower than the pressure at the end face 29 of the piston 19. Characterized the piston 19 and the associated armature 14 are moved against the spring 6, whereby the movable control shifts in the direction of the spring 6.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a hydraulic switching element 1 according to the invention.
  • the throttle 3 is not introduced through a bore in the movable control element 2, but in the form of a spiral groove 22 in a lateral surface 28 of the movable control element 2, in particular the piston 19 introduced .
  • the throttle 3 can also be formed by a channel, in particular a spiral-shaped channel, on a housing section of the housing 9, in particular of the scavenger housing 16, which is in operative connection with the lateral surface 28 of the movable control element 2.
  • the scavenging throttle housing 16 can be at least partially eliminated if the movable control element 2 is arranged in a receiving bore in a cylinder head of the internal combustion engine. In this case, however, an additional captive and an additional end stop on the housing 9 or on the receiving bore of the cylinder head are necessary. In this case, the wall of the receiving bore replaces the scavenging housing 16, which leads to a correspondingly complex machining of the cylinder head and is therefore less preferred.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schaltelement (1) mit einem Gehäuse (9), einem Funktionsraum (8), einer Anschlussöffnung (12) zum Anschluss einer Druckquelle (11) an das hydraulische Schaltelement (1) und einem relativ zum Gehäuse (9) beweglichen Steuerelement (2), wobei das bewegliche Steuerelement (2) oder ein mit dem beweglichen Steuerelement (2) in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel (3) aufweist, welche eine mit der Druckquelle (11) verbindbare Anschlussöffnung (12) des hydraulischen Schaltelements (1) mit einem Funktionsraum (8) des hydraulischen Schaltelements (1) verbindet, wobei an dem Gehäuse (9) Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ermittlung eines Drucks einer Flüssigkeit in einem hydraulischen Schaltelement (1).

Description

Hydraulisches Schaltelement
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schaltelement zur Steuerung oder Regelung eines Druckes in einer hydraulischen Versorgungseinheit.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche hydraulische Schaltelemente, insbesondere hydraulische Ventile, bekannt, mit denen eine hydraulische Funktionseinheit mit Druck beaufschlagt werden kann oder ein Steuerdruck für eine hydraulische Funktionseinheit gesteuert und geregelt werden kann.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2015 202 022 A1 ein Überströmventil für eine hydraulische Hochdruckpumpe bekannt, in der ein Steuerkolben beweglich gegen eine Druckfeder verschiebbar ist und bei Überschreiten eines durch die Druckfeder definierten Druckniveaus eine Rücklaufbohrung freigibt, um den Druck in einem Hydrau- likraum des Überströmventils zu reduzieren. Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass der Druck in dem Hydraulikraum nicht bestimmt werden kann und somit eine Funktionsüberprüfung des Überströmventils mittels einer Diagnoseeinheit nicht möglich ist.
Darüber hinaus sind Druckhalte- und Druckregelventile bekannt, welche zusätzlich einen Drucksensor zur Ermittlung eines hydraulischen Drucks in einem Funktionsraum des Ventils aufweisen. Ein solcher Drucksensor ist jedoch vergleichsweise teuer und führt zu einer deutlichen Kostenerhöhung bei der Herstellung und Montage des Ventils.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Schaltelement bereitzustellen, bei dem eine Funktionsüberprüfung oder eine Druckermittlung ohne einen kostenintensiven Drucksensor möglich ist.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes hydraulisches Schaltelement mit einem Gehäuse, einem Funktionsraum, einer Anschlussöffnung zum Anschluss einer Druckquelle an das hydraulische Schaltelement und einem relativ zum Gehäuse beweglichen Steuerelement gelöst, wobei das bewegliche Steuerelement oder ein mit dem beweglichen Steuerelement in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel aufweist, welche eine mit der Druckquelle verbindbare Anschlussöffnung des hydraulischen Schaltelements mit einem Funktionsraum des hydraulischen Steuerelements hydraulisch verbindet, wobei an dem Gehäuse Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements angeordnet sind. Durch die Überwachung einer Position des beweglichen Steuerelements, insbesondere eines Kolbens, kann auf einen in dem hydraulischen Schaltelement anliegenden Druck geschlossen wer- den, wodurch ein zusätzlicher Drucksensor entfallen kann. Dadurch können die Kosten für das hydraulische Schaltelement gesenkt werden, insbesondere bei einfachen hydraulischen Schaltelementen, in denen es eher um eine qualitative Druckmessung, d.h. die Überprüfung, ob ein hydraulischer Steuerdruck überhaupt anliegt, als um eine quantitative Druckmessung geht.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterentwicklungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Schaltelements möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerelement gegen eine Federkraft einer Feder verschiebbar ist, wenn die Anschlussöffnung mit einem Betriebsdruck beaufschlagt wird. Dabei wird das bewegliche Steuerelement bei einer Druckbeaufschlagung des hydraulischen Schaltelements gegen die Feder verschoben. Dabei kann aus der Verformung der Federung und der damit ver- bundenen Verschiebung des Steuerelements gegen die Feder auf einen Druck in dem hydraulischen Schaltelement geschlossen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Steuerelement einen metallischen Abschnitt aufweist. Durch einen metallischen Abschnitt kann die Po- sition des Steuerelements auf einfache Art und Weise über einen elektromagnetischen Effekt ermittelt werden. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn in oder an dem Gehäuse eine elektrische Spule zur Erfassung einer Position des beweglichen Steuerelements angeordnet ist.
Dadurch kann die Position des beweglichen Steuerelements über eine induktive Wirkung des metallischen Abschnitts des beweglichen Steuerelements erfasst werden und diese Induktivität ermöglicht somit eine qualitative und quantitative Aussage über den in dem hydraulischen Schaltelement vorliegenden Druck.
Alternativ kann die Position des beweglichen Steuerelements auch anhand eines kapazitiven Effekts bestimmt werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn sich der Durchmesser des beweglichen Steuerelements in dem von der elektrischen Spule erfassten Bereich, vorzugsweise kontinuierlich, verändert, um anhand eines sich ändernden Ab- stands und einer damit verbundenen sich verändernden Kapazität auf die Lage des beweglichen Steuerelements in dem Gehäuse zu schließen. Somit ist eine Aussage zu dem Druck in dem hydraulischen Schaltelement möglich.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerelement einen ersten Abschnitt zur Aufnahme einer Feder und einen zweiten Abschnitt zur Ausbildung des Funktionsraums aufweist, wobei der zweite Abschnitt aus einem Kunststoff ausgebildet ist, in welchen ein metallisches Röhrchen zur Ausbil- dung der Drossel eingelegt ist. Durch einen ersten, formstabilen Abschnitt, insbesondere einen Magnetanker, des beweglichen Steuerelements ist eine vereinfachte Aufnahme der Feder in dem hydraulischen Schaltelement möglich. Bevorzugt ist dieser erste Abschnitt metallisch, insbesondere aus einem Stahl, ausgebildet, um eine induktive Wirkung auf die elektrische Spule auszuüben und somit eine einfache Ermittlung der Position des beweglichen Steuerelements zu ermöglichen. Der zweite Abschnitt ist vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet, um das Gewicht (und damit verbunden die Trägheit) des beweglichen Steuerelements zu reduzieren. Um eine Drossel in einem Kunststoffteil auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn in das Kunststoffteil bei der Urformung, insbesondere in einem Spritzgussprozess, ein metallisches Röhrchen zur Ausbildung der Drossel eingelegt wird, welche in diesem Urformungsprozess stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem zweiten Abschnitt des Steuerelements verbunden wird. Zwar ließe sich prinzipiell eine Drossel in dem zweiten Abschnitt des Steuerelements auch durch eine entsprechende Werkzeuggeometrie ausbilden, je- doch ist es für einen langen, dünnen Kanal wie eine Drossel vorteilhaft, diesen durch ein Einlegeteil auszubilden, da das Werkzeug in diesem Bereich ansonsten sehr dünn und damit verschleißanfällig ausgebildet werden müsste. Zudem erleichtert ein Einlegeteil das Ausformen eines Spritzgussteils gegenüber einem zweiten Abschnitt, in dem eine Drossel mittels Formgebung des Werkzeuges eingebracht ist.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn in dem zweiten Abschnitt des Steuerelements eine Öffnung ausgebildet ist, welche in radialer Richtung einen Ausgleich zwischen einem Zapfen des ersten Abschnitts und dem zweiten Abschnitt ermöglicht. Aus Gründen der Führung und der Dichtheit ist es vorteilhaft, wenn jeweils an dem ersten Abschnitt und an dem zweiten Abschnitt des Steuerelements ein Führungsbereich ausgebildet ist, mit dem der jeweilige Abschnitt in der Bohrung des Gehäuses geführt ist. Um bei engen Toleranzen bezüglich des Führungsspiels in der Bohrung ein Verklemmen des Steuerelements zu vermeiden, weist der zweite Abschnitt des Steue- relements eine Öffnung auf, welche in radialer Richtung hinreichend Spiel hat, um einen Achsversatz zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Steuerelements auszugleichen. Dadurch wird die Gefahr eines Verklemmens des beweglichen Steuerelements reduziert. Zudem ist eine hydraulische Abdichtung erleichtert, da die Lage des Steuerelements zur Bohrung im Gehäuse verbessert wird und somit ein gleichmäßiger Anpressdruck an den Dichtflächen, insbesondere an einer umlaufenden Mantelfläche des beweglichen Steuerelements, erreicht werden kann.
Alternativ ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt des Steuerelements durch eine Öffnung den ersten Abschnitt des Steuerelements zentriert, wobei in diesem Fall nur an einem der Abschnitte, vorzugsweise an dem fluidbeaufschlagten zweiten Abschnitt, eine Führungsfläche zum Führen des Steuerelements in der Bohrung des Gehäuses vorgesehen ist. Dadurch kann die Gefahr eines Verklemmens des beweglichen Steuerelements reduziert werden.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drossel durch einen an der Mantelfläche des Steuerelements oder einen mit der Mantelfläche des Steuerelements in Wirkverbindung stehenden Gehäuseabschnitt als eine Spiralnut ausgebildet ist. Dadurch kann auf ein Einlegeteil verzichtet werden, wodurch sich die Fertigung des beweglichen Steuerelements vereinfachen lässt.
Gemäß einer weiteren, alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements einen Sensor umfassen, mit dem eine Position oder eine Positionsveränderung des beweglichen Steuerelements detektiert werden kann. Alternativ zu einer induktiven Ermittlung der Position des beweglichen Steuerelements kann die Position des beweglichen Steuerelements auch über einen Positionssensor, beispielsweise einen Hallsensor oder einen magnetoresistiven Sensor erfasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das hydraulische Schaltelement als ein Druckhalteventil oder ein Druckregelventil ausgebildet. Das erfindungsgemäße, hydraulische Schaltelement eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen ein vergleichsweise geringer Druckunterschied zwischen der einen Endposition des beweglichen Steuerelements und der anderen Endposition vorherrscht.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Drucks einer Flüssigkeit in einem hydraulischen Schaltelement mit einem Gehäuse, einem Funktionsraum, einer Anschlussöffnung zum Anschluss einer Druckquelle an das hydraulische Schaltelement und einem relativ zum Gehäuse beweglichen Steuerelement vorgeschlagen, wobei das bewegliche Steuerelement oder ein mit dem beweglichen Steuerelement in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel aufweist, welche die Anschlussöffnung mit dem Funktionsraum hydraulisch verbindet, wobei in Abhängigkeit der Position des beweglichen Steuerelements auf einen Druck in dem hydraulischen Steuerelement geschlossen wird.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinier- bar. Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion in den Zeichnungen jeweils mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen: eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Schaltelements in Form eines Druckhalteventils;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, hydrauli- sehen Schaltelements in einer Schnittdarstellung.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltelements 1 dargestellt. Das hydraulische Schaltelement 1 umfasst ein Gehäuse 9, in welchem eine zentrale Bohrung 24 zur Aufnahme eines beweglichen Steuerelements 2 ausgebildet ist. Das bewegliche Steuerelement 2 umfasst einen ersten Abschnitt 5, welcher als ein metallischer Anker 14 ausgebildet ist, und einen zweiten Abschnitt 18, welcher als ein Kolben 19 aus einem Kunststoff ausgeführt ist. In dem Kolben 19 ist eine Drossel 3 ausgebildet, welche durch ein in den Kolben 19 eingebrachtes, metallisches Röhrchen 20 ausgebildet wird. An dem ersten Abschnitt 5 und an dem zweiten Abschnitt 18 ist jeweils eine Führungsfläche ausgebildet, mit welcher der jeweilige Abschnitt 5, 18 in der zentralen Bohrung 24 des Gehäuses 9 geführt ist. Der erste Abschnitt 5 des beweglichen Steuerelements 2 weist eine Öffnung 23 auf, in welche ein Zapfen des zweiten Abschnitts 18 des beweglichen Steuerelements 2 mit einer Spielpassung aufgenommen ist. Die Spielpassung ermöglicht einen Ausgleich zwischen dem ersten Abschnitt 5 und dem zweiten Abschnitt 18 in radialer Richtung, um einen Versatz, insbesondere einen Koaxialitätsfehler oder einen Rundlauffehler, zwischen dem ersten Abschnitt 5 und dem zweiten Abschnitt 18 des Steuerelements 2 auszugleichen. Dabei ist der erste Abschnitt 5 mittels eines Verbindungselements 4, vorzugsweise mittels eines Sicherungsrings 15, mit dem zweiten Abschnitt 18 des be- weglichen Steuerelements 2 verbunden. In der zentralen Bohrung 24 ist eine Feder 6 angeordnet, welche in einer Ausnehmung des ersten Abschnitts 5 des beweglichen Steuerelements 2 aufgenommen ist. In dem hydraulischen Schaltelement 1 ist ein Funktionsraum 8 ausgebildet, welcher durch den zweiten Abschnitt 18 des bewegli- chen Steuerelements 2 und das Gehäuse 9 des hydraulischen Schaltelements 1 begrenzt wird. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Drossel 3 als axiale Drosselbohrung 17 exzentrisch zu einer Mittelachse des Kolbens 19 ausgebildet. Alternativ kann die Drosselbohrung 17 auch als zentrische Bohrung mit einer zusätzli- chen Querbohrung an der dem Anker 14 zugewandten Seite des Kolbens 19 ausgeführt sein. Alternativ zu einem in den Kolben 19 eingespritzten metallischen Röhrchen 20 kann die Drossel 3 auch nachträglich in den Kolben 19 eingebracht werden.
Alternativ zu einer zweiteiligen Ausführung des beweglichen Steuerelements 2 kann das Steuerelement 2 auch einteilig ausgeführt werden, wobei bei einer einteiligen Ausführung ein metallischer Werkstoff für das Steuerelement 2 bevorzugt ist. Anstelle eines metallischen Ankers 14 kann auch ein metallischer Einsatz oder ein metallischer Abschnitt 13 des beweglichen Steuerelements 2 vorgesehen werden. Alternativ kann auch bei einer zweiteiligen Ausführung des beweglichen Steuerelements 2 der Kolben 19 aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, ausgeführt werden.
In das Gehäuse 9 ist eine elektrische Spule 10 eingelassen, über welche eine Position oder eine Positionsveränderung des metallischen Ankers 14 erfasst werden kann. Das Gehäuse 9 weist ein Anschraubflansch 7 auf, welches sich über eine in radialer Richtung über eine Grundform des Gehäuses 9 erhebt. Der Anschraubflansch 7 weist eine nicht dargestellte Öffnung auf, über welche das Schaltelement 1 mittels eines einfachen Verbindungselements, vorzugsweise mittels einer Schraube, mit einer Funktionseinheit, beispielsweise einen Motorblock eines Verbrennungsmotors, verbinden lässt. Das Gehäuse 9 umfasst einen als Spüldrosselgehäuse 16 bezeichneten Abschnitt zur Aufnahme des zweiten Abschnitts 18 des beweglichen Steuerelements 2, welcher eine Anschlussöffnung 12 zum Anschluss an eine Druckquelle 1 1 , beispielsweise einen Druckspeicher oder eine Pumpe, aufweist. Das Spüldrosselgehäuse 16 weist ferner eine zweite Anschlussöffnung 25 zur Verbindung mit einer Funktionsein- heit auf. An dem Spüldrosselgehäuse 16 ist eine umlaufende Nut 26 zur Aufnahme einer Dichtung 21 ausgebildet, um einen hydraulisch dichten Einbau des Gehäuses 9 an einer Funktionseinheit, insbesondere einem Motorblock, zu ermöglichen. Anstelle einer elektrischen Spule 10 kann in dem Gehäuse 9 auch ein Hallsensor oder ein magnetoresistiver Sensor zur Erfassung einer Position oder einer Positionsveränderung des beweglichen Steuerelements 2 vorgesehen sein. Alternativ zu einem Anschraubflansch 7 kann das Gehäuse 9 ein Außengewinde aufweisen, mit welchem das Gehäuse 9 in eine Funktionseinheit, beispielsweise einen Motorblock eines Ver- brennungsmotors, eingeschraubt werden kann.
Nachfolgend ist die Funktion eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Schaltelements 1 bei einer Verwendung als Druckregelventil an einem Abstützelement an einem Verbrennungsmotor beschrieben. Bei Stillstand des Verbrennungsmotors liegt an der Anschlussöffnung 12 kein Öldruck an, und das bewegliche Steuerelement 2 wird durch die Feder 6 in Richtung der Anschlussöffnung 12 bis an einen Endanschlag 27 im Spüldrosselgehäuse 16 verschoben. Bei einem Motorbetrieb des Verbrennungsmotors und nicht geschaltetem Abstützelement liegt an der der Anschlussöffnung 12 zugewandten Stirnseite 29 des Kolbens 19 der Motoröldruck an, und an der zweiten Anschlussöffnung 25 ein Spüldruck, welcher niedriger als der Druck an der Stirnseite 29 des Kolbens 19 ist. Dadurch werden der Kolben 19 und der damit verbundene Anker 14 gegen die Feder 6 verschoben, wodurch sich das bewegliche Steuerelement in Richtung der Feder 6 verschiebt. Bei Motorbetrieb des Verbrennungsmotors und geschaltetem Abstützelement liegt sowohl an der Stirnseite 29 des Kolbens 19 als auch an der zweiten Anschlussöffnung 25 der Motoröldruck an. Dadurch ist die auf Grund des Öldrucks auf den Kolben 19 wirkende Kraft ausgeglichen, sodass die Feder 6 das bewegliche Steuerelement 2 in Richtung des Endanschlags 27 im Spüldrosselgehäuse 16 verschiebt. Da die Induktivität einer Magneteinheit, welche die elektrische Spule 10 und das Gehäuse 9 sowie den Anker 14 umfasst, von der Position des Ankers 14 abhängig ist, ergeben sich in den beiden Endlagen des beweglichen Steuerelements 2 unterschiedliche Induktivitäten. Diese können in einem Steuergerät des Verbrennungsmotors ausgewertet werden und auf diese Weise ermittelt werden, in welcher Position sich der Anker 14 und somit das bewegliche Steuerelement 2 befindet.
Dadurch kann überwacht werden, ob an der zweiten Anschlussöffnung 25 bzw. einem mit der zweiten Anschlussöffnung 25 verbundenen Abstützelement der Motoröldruck anliegt. ln Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltelements 1 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Drossel 3 nicht durch eine Bohrung in das bewegliche Steuerelement 2 eingebracht, sondern in Form einer Spiralnut 22 in eine Mantelfläche 28 des bewegli- chen Steuerelements 2, insbesondere des Kolbens 19, eingebracht. Alternativ kann die Drossel 3 auch durch einen Kanal, insbesondere einen spiralförmigen Kanal, an einem mit der Mantelfläche 28 des beweglichen Steuerelements 2 in Wirkverbindung stehenden Gehäuseabschnitt des Gehäuses 9, insbesondere des Spüldrosselgehäuses 16 ausgebildet sein.
Alternativ kann auch das Spüldrosselgehäuse 16 zumindest teilweise entfallen, wenn das bewegliche Steuerelement 2 in einer Aufnahmebohrung in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors angeordnet wird. In diesem Fall sind jedoch eine zusätzliche Verliersicherung und ein zusätzlicher Endanschlag an dem Gehäuse 9 oder an der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes notwendig. Dabei ersetzt die Wandung der Aufnahmebohrung das Spüldrosselgehäuse 16, was zu einer entsprechend aufwendigen Bearbeitung des Zylinderkopfes führt und daher weniger bevorzugt ist.
Bezuqszeichenliste
hydraulisches Schaltelement
Steuerelement
Drossel
Verbindungselement
erster Abschnitt
Feder
Anschraubflansch
Funktionsraum
Gehäuse
elektrische Spule
Druckquelle
Anschlussöffnung
metallischer Abschnitt
Anker
Sicherungsring
Spüldrosselgehäuse
Drosselbohrung
zweiter Abschnitt
Kolben
Röhrchen
Dichtung
Spiralnut
Öffnung
Bohrung
zweite Anschlussöffnung
umlaufende Nut
Endanschlag
Mantelfläche
Stirnseite

Claims

Patentansprüche
1 . Hydraulisches Schaltelement (1 ) mit einem Gehäuse (9), einem Funktionsraum (8), einer Anschlussöffnung (12) zum Anschluss einer Druckquelle (1 1 ) an das hydraulische Schaltelement (1 ) und einem relativ zum Gehäuse (9) beweglichen Steuerelement (2), wobei das bewegliche Steuerelement (2) oder ein mit dem beweglichen Steuerelement (2) in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel (3) aufweist, welche eine mit der Druckquelle (1 1 ) verbindbare Anschlussöffnung (12) des hydraulischen Schaltelements (1 ) mit einem Funktionsraum (8) des hydraulischen Schaltelements (1 ) hydraulisch verbindet, wobei an dem Gehäuse (9) Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) angeordnet sind.
2. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (2) gegen eine Federkraft einer Feder (6) verschiebbar ist, wenn die Anschlussöffnung (12) mit einem Betriebsdruck beaufschlagt wird.
3. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (2) einen metallischen Abschnitt (13) aufweist.
4. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Gehäuse (9) eine elektrische Spule (10) zur Erfassung einer Position des Steuerelements (2) angeordnet ist.
5. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (2) einen ersten Abschnitt (5) zur Aufnahme einer Feder (6) und einen zweiten Abschnitt (18) zur Ausbildung des Funktionsraums (8) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (18) aus einem Kunststoff ausgebildet ist, in welchen ein metallisches Röhrchen (20) zur Ausbildung der Drossel (3) eingelegt ist.
6. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (18) des Steuerelements (2) eine Öffnung (23) aufweist, in welcher der erste Abschnitt (5) ein Spiel aufweist, um einen Ausgleich in radialer Richtung, insbesondere einen Achsversatz, zwischen dem ersten Abschnitt (5) und dem zweiten Abschnitt (18) zu ermöglichen.
7. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (3) durch eine an der Mantelfläche (28) des Steuerelements (2) oder einem mit der Mantelfläche (28) des Steuerelements (2) in Wirkverbindung stehenden Gehäuseabschnitt als eine Spiralnut (22) ausgebildet ist.
8. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) einen Sensor umfassen, mit dem eine Position oder eine Positionsveränderung des beweglichen Steuerelements (2) erfasst werden kann.
9. Hydraulisches Schaltelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Schaltelement (1 ) als ein Druckhalteventil oder ein Druckregelventil ausgebildet ist.
10. Verfahren zur Ermittlung eines Drucks einer Flüssigkeit in einem hydraulischen Schaltelement (1 ) mit einem Gehäuse (9), einem Funktionsraum (8), einer Anschlussöffnung (12) zum Anschluss einer Druckquelle (1 1 ) an das hydraulische Schaltelement (1 ) und einem relativ zum Gehäuse (9) beweglichen Steuerelement (2), wobei das bewegliche Steuerelement (2) oder ein mit dem beweglichen Steuerelement (2) in Wirkverbindung stehender Gehäuseabschnitt eine Drossel (3) aufweist, welche eine mit der Druckquelle (1 1 ) verbindbare Anschlussöffnung (12) des hydraulischen Schaltelements (1 ) mit einem Funktionsraum (8) des hydraulischen Schaltelements (1 ) verbindet, wobei an dem Ge- häuse (9) Mittel zur Erkennung einer Position des beweglichen Steuerelements (2) angeordnet sind.
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