DE19927047A1 - Magnetregelventil - Google Patents

Abstract

Magnetregelventil (10) mit einem Gehäuse (12), in welchem eine Erregerspule (14) auf einem Spulenkörper (16) gewickelt und bei Bestromung der Erregerspule (14) ein entlang einer Mittenachse (X) axial verschiebbarer Anker (2) angeordnet ist, sowie mit einem Dichtelement (20), das in Abhängigkeit der Bestromung der Erregerspule (14) gegen die Öffnung eines Ventils (22) drückt oder von diesem abrückt, wobei der Anker (2) auf seiner dem Dichtelement (20) abgewandten Stirnseite mit einer Justageeinrichtung (6, 7) versehen ist, dass der Anker (2) auf seiner dem Dichtelement (20) zugewandten Stirnseite einen im Vergleich zum übrigen Anker (2) vorgesehenen Abschnitt (Y) verminderten Durchmesser aufweist, dass dieser Abschnitt durch die Justageeinrichtung (6, 7) in eine topfförmige Öffnung eines Polkerns (1) verfahrbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetregelventil gemäß dem Merk­ mal des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und insbesondere ein Magnetregelventil, wie es in der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 199 01 979.7-12 beschrieben ist.

Zum Zwecke der Offenbarung wird ausdrücklich auf den vollen Inhalt dieser Patentanmeldung 199 01 979.7-12 Bezug genommen.

In dieser Patentanmeldung ist bereits ein Magnetregelventil beschrieben, das zur Steuerung bestimmter Aggregate im Auto­ mobilbau vorzugsweise eingesetzt wird und je nach Bedarf eine steigende oder eine fallende Kennlinie aufweisen kann, wobei der zu regelnde Steuerdruck P eine Funktion des Stromes I ist.

Das Magnetregelventil weist hierfür ein Gehäuse auf, in wel­ chem eine Regelspule auf einen Spulenkörper gewickelt ist. Bei Bestromung der Erregerspule bewegt sich ein Anker entlang einer Mittenachse in axialer Richtung. Außerhalb des Gehäuses ist ein Dichttelement, z. B. eine Kugel, angeordnet, das in Abhängigkeit der Bestromung der Erregerspule gegen die Öff­ nung eines Ventilsitzes drückt oder von diesem abdrückt.

Um die Forderung zu erfüllen, den Ankerraum nicht mit Öl oder einem anderen Arbeitsmedium zu befluten, ist es bekannt, an der zum Ventilsitz weisenden Stirnfläche des Gehäuses eine Membran anzuordnen. Die sich zur Erreichung geringer Rest­ drücke anbietende Lösung, eine Drossel bzw. Blende in den Ablauf zum Tank einzubauen hat jedoch den Nachteil, dass die Membran vom Steuerdruck beaufschlagt und das Ventil unsteuer­ bar wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetregelven­ til anzugeben, bei dem eine Justiereinrichtung dafür sorgt, dass bei gleicher Bestromung der Erregerspule ein anderer Steuerdruck bzw. umgekehrt realisiert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Magnetregelventil mit den Merkma­ len des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Magnetregelventils mit steigender Kennlinie und geringem Restdruck, wie diese in der deutschen Patentanmeldung 199 01 979.7-12 erläutert ist,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Magnetregelventils mit fallender Kennlinie und geringem Restdruck, wie diese in der deutschen Patentanmeldung 199 01 979.7-12 beschrieben ist, und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Magnetregelventils, bei dem gemäß vorliegender Erfindung eine Justage des Steuerdrucks bei einem vorgegebenen Strom er­ reicht ist,

Fig. 4a und 4b steigende und fallende Steuerdruck-Strom-Kennlinien des Magnetregelventils von Fig. 3.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In der Fig. 1 ist ein Magnetregelventil 10 mit steigender Kennlinie und geringem Restdruck dargestellt. Dieses Magnet­ regelventil 10 enthält ein Gehäuse 12, in welchem eine Er­ regerspule 14 auf einem Spulenkörper 16 gewickelt ist. Bei Bestromung der Erregerspule 14 kann ein Anker 18 entlang einer Mittenachse X axial verschoben werden.

Außerhalb des Gehäuses 12, in Fig. 1 auf der linken Seite, ist ein Dichtelement 20 vorhanden, das in Abhängigkeit der Bestromung der Erregerspule 14 aufgrund der Bewegung des mit einem Stößel 32 versehenen Ankers 18 gegen die Öffnung eines Ventilsitzes 22 drückt. In den Fig. 1 und 2 sind die Ma­ gnetregelventile 10 jeweils in unbestromtem Zustand darge­ stellt.

An der zum Ventilsitz 22 weisenden Stirnfläche des Gehäuses 12 ist eine Membran 24 angeordnet, die ein Eindringen von Steuer­ fluid in den Ankerraum verhindert.

Wie aus Fig. 1 entnehmbar, ist auf der dem Gehäuse 12 abge­ wandten Seite des Ventilsitzes 22 zwischen einem Zulauf 26 und einem Ausgang 28 eines druckbeaufschlagten Fluids eine Drossel bzw. Blende 30 angeordnet.

Diese Drossel bzw. Blende 30 wird mittels des Stößels 32 mit Beginn des Verschließens der Öffnung des Ventilsitzes 22 ge­ öffnet.

In Fig. 1 ist zu diesem Zweck zwischen der Stirnseite des Stößels 32 und der Drossel bzw. Blende 30 ein Verschlußkörper in Form einer Kugel 34 angeordnet. Dieser Verschlußkörper 34 kann aber auch eine andere Form aufweisen. Die Kugel 34 be­ findet sich lediglich in Berührungskontakt mit der Stirnseite des Stößels 32.

Da die Kugel 34 auf der dem Stößel 32 zugewandten Seite der Drossel bzw. Blende 30 angeordnet ist, wird bei geringer Be­ stromung der Erregerspule 14 und dem dabei auftretenden Zu­ rückziehen des Stößels 32 zusammen mit dem Anker 18 durch den Pumpendruck P die Kugel 34 von der Blende abgerückt, so daß durch die Drossel bzw. Blende 30 das druckbeaufschlagte Fluid hindurchtreten kann.

Mit steigender Bestromung nähert sich das Dichtelement 20 immer mehr dem Ventilsitz 22 bis hin zum völligen Anschlag. Dadurch erhält man am Ausgang 28 einen steigenden Steuerdruck. Der Steuerdruck P_ST = f(I) wird dem anzusteuernden Aggregat zugeführt. Das zwischen dem Ventilsitz 22 und der Membran 24 dabei eingetretene Fluid wird über einen Ablauf 29 einem nicht gezeigten Auffangbehälter zugeleitet.

An dem der Membran 24 abgewandten Ende des Ankers 18 ist ein Polkern 38 angeordnet.

Um den Anker 18 bei unbestromter Erregerspule 14 in die Schließposition für die Drossel 30 zu versetzen und zu halten, ist zwischen dem Polkern 38 und dem Anker 18 eine Feder 36 angeordnet.

Des weiteren ist es möglich, den Polkern 38 zur Einstellung der Federkraft fixierbar zu verfahren. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Polkernarretierung zwischen dem Außendurchmesser des Polkerns 38 und dem Gehäuse 12.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ma­ gnetregelventils 10 mit steigender Kennlinie wird die abdich­ tende Kugel 34 durch die Federkraft sowie durch das Ankerge­ wicht, wenn das Ventil senkrecht steht, in den Blendensitz gedrückt.

Die erforderliche Zuhaltekraft ist relativ gering. Bei einem angenommenen Blendensitz-Durchmesser von 1 mm, was zu einem Blendendurchlaß-Durchmesser von 0,8 mm führt, und einem Pum­ pendruck von 7,5 bar, reicht eine Zuhaltekraft von 0,6 N. Aus Sicherheitsgründen wird eine Zuhaltekraft von ca. 1,5 N ver­ wandt.

Der Restdruck am Ausgang 28 ist kleiner als 50 mbar, da außer der Leckage kein Fluidfluß vorhanden ist.

Nach dem Öffnen der Drossel bzw. der Blende 30 steigt der Steuerdruck ohne Sprung kontinuierlich an.

Mit der variablen Federvorspannung kann bei einem vorgegebenen Strom der gewünschte Steuerdruck eingestellt werden. Mit der Federvorspannkraft ändert sich auch der Strom, bei welchem sich die Drossel bzw. Blende 30 öffnet.

In Fig. 2 ist ein Magnetregelventil 10 mit fallender Kenn­ linie und geringem Restdruck dargestellt. Dieses Magnetregel­ ventil 10 weist die gleichen Bauteile auf, wie das Magnetre­ gelventil 10 von Fig. 1.

Es bestehen lediglich zwei Unterschiede. Zum einen ist das Dichtelement 20 auf der zu der Membran 24 weisenden Seite des Ventilsitzes 22 angeordnet und liegt bei unbestromter Erre­ gerspule 14 an diesem Ventilsitz 22 an.

Zum anderen ist der Verschlußkörper bzw. die Kugel 34 auf der zu dem Zulauf 26 weisenden Seite der Drossel bzw. Blende 30 angeordnet.

Diese Kugel 34 wird von dem Stößel 32 bei unbestromter Er­ regerspule 14 von der Öffnung der Drossel bzw. Blende 30 weg­ gedrückt.

Der Blendenquerschnitt ergibt sich hier aus dem freien Quer­ schnitt zwischen Blendenbohrung und Stößel 32.

Da im unbestromten Zustand das Dichtelement 20 fest auf dem Ventilsitz 22 anliegt, steht am Ausgang 28 der maximale Steu­ erdruck an. Mit steigender Bestromung entfernt sich das Dicht­ element 20 immer mehr vom Ventilsitz 22 bis hin zur völligen Öffnung. Dadurch erhält man am Ausgang 28 einen fallenden Steuerdruck. Nach Überschreitung einer bestimmten Stromgröße hat sich die Stößelspitze soweit zurückgezogen, daß die Kugel 34 aufgrund des Zulaufdruckes die Drossel bzw. Blende 30 voll­ ständig verschließt. Der Restdruck am Ausgang 28 ist dann ebenfalls kleiner als 50 mbar, da außer der Leckage kein Fluidfluß vorhanden ist.

Auch bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann aufgrund der variablen bzw. einstellbaren Federspannung bei einem vorgegebenen Strom der gewünschte Steuerdruck einge­ stellt werden. Auch hier ändert sich mit der Federvorspann­ kraft der Strom, bei dem sich die Drossel schließt.

Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ebenfalls ergibt, ist es aufgrund der Ventilsitzanordnung und der Anordnung von Drossel bzw. Blende und Verschlußkörper möglich, daß sowohl für ein Magnetregelventil mit steigender Kennlinie als auch mit fal­ lender Kennlinie der gleiche Magnetaufbau verwendet werden kann.

In Fig. 3 ist ein ähnliches Magnetregelventil wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Allerdings ist jetzt eine Justageeinrichtung vorgesehen, mit der der Anker zwei in Richtung eines Polkerns 1 über eine Justageeinrichtung 6, 7 verfahrbar ist. Mit einer solchen Magnetregelventileinrichtung ist es möglich, Magnetre­ gelventile zu realisieren, bei denen bei einem vorgegebenen Strom der Steuerdruck genau einen vorgegebenen Wert einnimmt.

Die Justage des Steuerdrucks bei einem bestimmten Strom I funktioniert dabei folgendermaßen.

Über den Konus X am Polkern 1 bzw. das Konusgegenstück Y am Anker 2 kann die Magnetkraftkennlinie F = f(s) gesteuert wer­ den (s = Hub). Durch eine ensprechende Konusauslegung kann sowohl eine fallende Kennlinie (s. Fig. 4a) als auch eine stei­ gende Kennlinie (s. Fig. 4b) realisiert werden.

Wird nun der Anker 2 z. B. bei einem Strom I = 1A relativ zum Polkern 1 verschoben, dann erhält man bei gleicher Hublage des Stößels 3 eine andere Magnetkraft, d. h. der Stößel 3 wird mit einer anderen Kraft in Richtung Ventilsitz 4 gedrückt. Dies wiederum bedeutet, dass sich der Druck in A bei gleichem Strom ändert, d. h. die gewünschte Druckjustage bei vorgegebenen Strom ist möglich.

Die Druckjustage über die fallende bzw. steigende Magnetkraft­ kennlinie funktioniert dabei wie folgt:
Der Anker 2 kann über einen Gleitsitz auf Stößel 3 verschoben werden. Zwischen Stößel 3 und Anker 2 befindet sich eine Feder 5 mit großer Federvorspannkraft (ca. zwei bis drei Mal größer als die max. Magnetkraft).

Wird nun die Schraube 6 mehr oder weniger in das Gewinde von Stößel 3 gedreht, dann verschiebt sich Buchse 7 und somit auch Anker 2 mit Gegenkonus Y relativ zum Konus X am Polkern 1. Dies bedeutet eine andere Kraft am Stößel 3 bei gleicher Stö­ ßellage, d. h. ein anderer Druck in A bei gleichem Strom.

Die Justageeinrichtung zur Einstellung des Steuerdrucks bei einem vorgegebenen Strom ist erfindungsgemäß also dadurch realisiert, dass die auf den Stößel 3 wirkende Kraft durch eine Relativverschiebung von Polkern 1 und Anker 2 über eine fallende bzw. steigende Magnetkraftkennlinie veränderbar ist. In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen werden, dass die Justageeinrichtung so gestaltet ist, dass der Rest­ druck bei einem Strom = 0 nicht verändert wird. Zweckmäßiger­ weise kann die zur Verschiebung des Ankers 2 verwendete Buchse 7 auch zur Stößel- bzw. Ankerführung verwendet werden.

Claims (8)

1. Magnetregelventil (10) mit einem Gehäuse (12), in welchem eine Erregerspule (14) auf einem Spulenkörper (16) gewickelt und bei Bestromung der Erregerspule (14) ein entlang einer Mittenachse (X) axial verschiebbarer Anker (2) angeordnet ist, sowie mit einem Dichtelement (20), das in Abhängigkeit der Bestromung der Erregerspule (14) gegen die Öffnung eines Ven­ tils (22) drückt oder von diesem abrückt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (2) auf seiner dem Dichtelement (20) abgewandten Stirnseite mit einer Justageeinrichtung (6, 7) versehen ist, dass der Anker (2) auf seiner dem Dichtelement (20) zuge­ wandten Stirnseite einen im Vergleich zum übrigen Anker (2) Abschnitt (Y) mit verminderten Durchmesser aufweist, und dass dieser Abschnitt (Y) durch die Justageeinrichtung (6, 7) in eine topfförmige Öffnung eines Polkerns (1) verfahrbar an­ geordnet ist.

2. Magnetregelventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Anker (2) ein Stößel (3) feststehend verbunden ist, und dass eine Feder (5) vorgesehen ist, die den Anker (2) entgegengesetzt zum Dichtelement (20) wegdrückt.

3. Magnetregelventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorspannkraft der Feder (5) deutlich größer als die maximale Magnetkraft der Erregerspule (14) bei Bestromung ist.

4. Magnetregelventil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorspannkraft etwa zwei bis drei Mal größer als die maximale Magnetkraft der Erregerspule (14) bei Bestromung ist.

5. Magnetregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Justageeinrichtung eine Schraube (6) und eine Buchse (7) aufweist.

6. Magnetregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (2) in einem Gleitsitz sitzt.

7. Magnetregelventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (Y) verringerten Durchmessers des Ankers (2) einen gleichen Durchmesser aufweist und die topfförmige Aus­ senwandung des Polkerns (1) einen etwas größeren Innendurch­ messer als der Aussendurchmesser des Abschnitts (Y) des Ankers (2) gewählt ist.

8. Magnetregelventil (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (1) feststehend innerhalb des Gehäuses (12) des Magnetregelventils (10) angeordnet ist.