DE102006007157A1

DE102006007157A1 - Elektrisch ansteuerbares Ventil

Info

Publication number: DE102006007157A1
Application number: DE102006007157A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jörg Dr. Feigel; Jan Hoffmann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-01-25
Also published as: JP2009501888A; EP1910705A1; WO2007009903A1; US20080203341A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisch ansteuerbares Ventil, insbesondere zur variablen Verstellung der Dämpferkennlinie eines Schwingungsdämpfers, mit einem Magnetantrieb (2) zur Betätigung eines in einem Gehäuse (3) geführten Ventilschiebers (1) in eine Bewegungsrichtung sowie mit einem zur variablen Volumenstromregelung zwischen einem Ventileinlass (14) und einem Ventilauslass (15) im Gehäuse (3) angeordneten Durchlass (8), der mit einer Steuerkante (9) des Ventilschiebers (1) zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist die Bewegungsrichtung des Ventilschiebers (1) elektrisch umkehrbar, wodurch sich zur variablen Regelung der Ventilkennlinie ein verhältnismäßig einfacher mechanischer Aufbau für das Ventil ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch ansteuerbares Ventil, insbesondere für die Verwendung in einem Stossdämpfer, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 627 052 B1 ist bereits ein Ventil der gattungsbildenden Art bekannt, dessen Ventilschieber zur elektrischen Betätigung eine Tauchspule trägt, deren Stromzuführung über eine den Ventilschieber im Gehäuse grundpositionierende Biegefeder erfolgt. Das Gehäuse trägt einen mit der Tauchspule zusammenwirkenden Permanentmagneten, so dass insgesamt ein verhältnismäßig großer Aufwand zur elektromechanischen Betätigung des Ventilschiebers in eine einzige Betätigungsrichtung besteht.

Die Position des Ventilschiebers wird mittels einer separaten Messeinrichtung erfasst, die aus einem gehäuseseitigen Sensorelement und einem mit dem Ventilschieber verbundenen Permanentmagneten besteht. Diese Anordnung führt gleichfalls zur Vergrößerung des Bauaufwands und erhöht in Verbindung mit der Tauchspule am Ventilschieber die Masse, folglich auch die Trägheit des Systems.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil der angegebenen Art mit möglichst geringem Aufwand derart zu gestalten, dass unter Verwendung einfacher, funktionssicherer Mittel sowie unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile der Ventilschieber unabhängig von seiner Bewegungsrichtung eine gleichbleibend hohe Regelungsdynamik aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Ventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor.
Die 1 zeigt in schematischer Darstellung im Längsschnitt ein in zwei diametralen Bewegungsrichtungen elektrisch direkt ansteuerbares Schieberventil, das bevorzugt zur variablen Verstellung der Dämpferkennlinie eines Schwingungsdämpfers zum Einsatz gelangt.
Zur Betätigung eines in einem Gehäuse 3 geführten Ventilschiebers 1 weist das Ventil einen Magnetantrieb 2 auf, der zur variablen Volumenstromregelung zwischen einem Ventileinlass 14 und einem Ventilauslass 15 den Ventilschieber 1 im Gehäuse 3 derart betätigt, dass ein im Gehäuse 3 angeordneter Durchlass 8 von einer Steuerkante 9 des Ventilschiebers 1 stufenlos freigegeben oder verschlossen wird.
Die Erfindung sieht deshalb vor, dass die Bewegungsrichtung des Ventilschiebers 1 abhängig von der elektrischen Bestromung des Magnetantriebs 2 umkehrbar ist, wozu der Ventilschieber 1 von einem Magnetantrieb 2 ansteuerbar ist, der als Umkehrhubmagnet ausgebildet ist.
Hierzu weist der Magnetantrieb 2 eine erste sowie eine zweite am Gehäuse 3 fixierte Magnetspule 4, 5 auf, die gemeinsam oder unabhängig voneinander zur wahlweisen Betätigung des mit dem Ventilschieber 1 verbundenen Magnetankers 6 in die eine oder die andere Richtung elektrisch ansteuerbar sind.
Die beiden Magnetspulen 4, 5 befinden sich koaxial ausgerichtet entlang dem rohrförmigen Gehäuse 3 in Reihenanordnung und sind von einem hülsenförmigen Jochblech 16 umschlossen, das den Magnetkreis über das Gehäuse 3 zum Magnetanker 6 herstellt.
Je nach elektrischer Bestromung der beiden Magnetspulen 4, 5 wird somit zur Beeinflussung der Drosselwirkung im Durchlass 8 eine stromproportionale Längsbewegung des Magnetankers 6 und des mit dem Magnetanker 6 starr gekoppelten Ventilschiebers 1 aus der abgebildeten Mittenstellung (Grundstellung) nach links oder rechts bewirkt.
Der innerhalb der Magnetspulen 4, 5 angeordnete Magnetanker 6 ist im Gehäuse 3 von einer Feder 7 beaufschlagt, durch die der Ventilschieber 1 im elektrisch nicht bestromten Zustand der beiden Magnetspulen 4, 5 in der abgebildeten Grundstellung positioniert ist, in welcher der Durchlass 8 zumindest teilweise von der Steuerkante 9 freigegeben ist. Damit ist sichergestellt, dass bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung jederzeit ein hinreichend großer Volumenstrom den Durchlass 8 passieren kann. Die Feder 7 ist bevorzugt als Druckfeder ausgebildet. Sie kann bei Wunsch oder Bedarf selbstverständlich auch als Zugfeder ausgeführt sein.
Als zylinderförmige Druckfeder ist die Feder 7 unmittelbar zwischen der vom Ventilschieber 1 abgewandten, mit einer Vertiefung versehenen linken Stirnfläche des Magnetankers 6 und der Stirnwand des Gehäuses 3 eingespannt, wodurch sich eine kompakte Federanordnung ergibt.
Der Magnetanker 6 ist über einen hydraulisch vom Eingangsdruck beaufschlagbaren Stößel 11 mit dem als Hohlschieber ausgeführten Ventilschieber 1 starr verbunden, wodurch in folge der hydraulischen Druckrückwirkung auf den Stößel 11, die Positionierung des Ventilschiebers 1 in seiner Mittenstellung begünstigt wird. Der Ventilschieber 1 ist mittels einer Innenzentrierung auf einem mehrere Umfangsnuten 12 aufweisenden Innenzylinder 13 beweglich sowie leckagefrei geführt ist.
Der Innenzylinder 13 ist im abgebildeten Ausführungsbeispiel als separates Bauteil konzentrisch in das stirnseitig den Ventileinlass 14 aufweisende rohrförmige Gehäuse 3 eingesetzt. Stromaufwärts zu den Umfangsnuten 12 weist der Innenzylinder 13 den Durchlass 8 auf. Der mit der Steuerkante 9 des Ventilschiebers 1 zusammenwirkende Durchlass 8 ist als Querbohrung ausgeführt, welche die Wand des Innenzylinders 13 durchdringt. Der Innenzylinder 13 ist bevorzugt als automatengerechtes Drehteil hergestellt, in dessen Mittenbohrung 17 das innerhalb des Ventilschiebers 1 hervorstehende Ende des Stößels 11 eintaucht und darin geführt ist. Zum Durchlass 8 stromabwärts gelegen durchdringt der Ventilauslass 15 die Wand des Gehäuses 3.
Der Ventilschieber 1 lässt sich als topfförmiger Hohlschieber besonders einfach ausführen, dessen Topfboden über den Stößel 11 mit dem kolbenförmigen Magnetanker 6 verbunden ist. Der vom Topfboden abgewandte Topfrand übernimmt vorteilhaft die Funktion der Steuerkante 9. Der Ventilschieber 1 lässt sich entsprechend der erläuterten Geometrie besonders rationell als Tiefziehteil herstellen. Der zwischen dem Topfboden und dem Topfrand gelegene Innenmantel des Ventilschiebers 1 ist mittels einer metallischen Abdichtung entlang dem Außenumfang des Innenzylinders, der die eingangs erwähnten Umfangsnuten 12 aufweist, reibungsarm geführt, wodurch nach Art einer Labyrinthabdichtung unerwünschte Leckageströme vermieden werden.
Mittels einer geeigneten Messeinrichtung ist die Position des Ventilschiebers 1 zur präzisen Volumenstromregelung erfassbar. Aufgrund des verwendeten Magnetantriebs 2 ist die Messeinrichtung besonders vorteilhaft als Induktionsmesseinrichtung ausgeführt, die den durch die Bewegung des Magnetankers 6 in wenigstens einer der beiden Magnetspulen 4, 5 induzierten Strom erfasst. Die Magnetspulen 4, 5 sind somit als Bestandteil der Messeinrichtung zu betrachten, die mit einer symbolisch skizzierten Auswerteschaltung 10 verknüpft ist, womit mit Hilfe der Auswerteschaltung 10 die Hubposition des Ventilschiebers 1 abhängig von der Position des Magnetankers 6 präzise erfassbar ist.
Zusammenfassend zeichnet sich das vorgestellte Ventil durch einen besonders einfachen, kostengünstig herzustellenden mechanischen Aufbau aus. Infolge der geringen widerstandsarm im Gehäuse 3 zu bewegenden Massen ist unter Berücksichtigung des gewählten Magnetantriebs 2 eine hochdynamische Schiebersteuerung bei verhältnismäßig kleinem Stromverbrauch in beiden Betätigungsrichtungen des Ventilschiebers 1 realisiert, mit der Möglichkeit bei Wunsch oder Bedarf über den gewählten Magnetantrieb 2 eine variable Ventilkennlinie mit klar definierter Druck-/Volumencharakteristik darzustellen.

1: Ventilschieber
2: Magnetantrieb
3: Gehäuse
4: Magnetspule
5: Magnetspule
6: Magnetanker
7: Feder
8: Durchlass
9: Steuerkante
10: Auswerteschaltung
11: Stößel
12: Umfangsnut
13: Innenzylinder
14: Ventileinlass
15: Ventilauslass
16: Jochblech
17: Mittenbohrung

Claims

Elektrisch ansteuerbares Ventil, insbesondere zur variablen Verstellung der Dämpferkennlinie eines Schwingungsdämpfers, mit einem Magnetantrieb zur Betätigung eines in einem Gehäuse geführten Ventilschiebers in eine Bewegungsrichtung, sowie mit einem zur variablen Volumenstromregelung zwischen einem Ventileinlass und einem Ventilauslass im Gehäuse angeordneten Durchlass, der mit einer Steuerkante des Ventilschiebers zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Ventilschiebers (1) elektrisch umkehrbar ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Ventilschiebers (1) abhängig von der elektrischen Bestromung des Magnetantriebs (2) umkehrbar ist.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetantrieb (2) eine erste sowie eine zweite am Gehäuse (3) fixierte Magnetspule (4, 5) aufweist, die gemeinsam oder unabhängig voneinander zur wahlweisen Betätigung eines mit dem Ventilschieber (1) verbundenen Magnetankers (6) in die eine oder die andere Richtung elektrisch durchflutbar sind.
Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (6) im Gehäuse (3) von einer Feder (7) beaufschlagt ist, durch die der Ventilschieber (1) im elektrisch nicht bestromten Zustand der beiden Magnetspulen (4, 5) in einer Grundstellung positioniert ist, in welcher der Durchlass (8) zumindest teilweise von der Steuerkante (9) des Ventilschiebers (1) freigegeben ist.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer geeigneten Messeinrichtung die Position des Ventilschiebers (1) erfassbar ist.
Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung als Induktionsmesseinrichtung ausgeführt ist, welche den durch die Bewegung des Magnetankers (6) in wenigstens einer der beiden Magnetspulen (4, 5) induzierten Strom erfasst.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mit einer Auswerteschaltung (10) verknüpft ist, durch welche die Position des Ventilschiebers (1) abhängig von der Position des Magnetankers (6) ermittelbar ist.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (6) über einen vom Eingangsdruck hydraulisch beaufschlagbaren Stößel (11) mit dem als Hohlschieber ausgeführten Ventilschieber (1) verbunden ist, der mittels einer Innenzentrierung auf einem vorzugsweise mit mehreren Umfangsnuten (12) versehenen Innenzylinder (13) gleitbeweglich geführt ist, der ein Bestandteil des Gehäuses (3) ist.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (1) als topfförmiger Hohlschieber ausgeführt ist, dessen Topfboden mit dem Stößel (11) verbunden ist, wobei der vom Topfboden abgewandte Topfrand die Steuerkante (9) aufweist.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, dass der mit der Steuerkante (9) zusammenwirkende Durchlass (8) als Querbohrung im Gehäuse (3) ausgeführt ist, wobei der Durchlass (8) vorzugsweise in der Wand des Innenzylinders (13) angeordnet ist.