DE4342563A1

DE4342563A1 - Electromagnetically activated fluid flow valve

Info

Publication number: DE4342563A1
Application number: DE4342563A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Brehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-06-22

Abstract

An electromagnetically operated fluid flow control valve has a cylindrical spool (47) that is moved axially by the displacement of the armature (19) of the actuator. The actuator has a magnetic core (12), housing (10) and coil assembly (13, 14). The flow control is provided by varying the orifice (40) between the spool and the housing. Flow passes from an inlet (35) to outlet (41). The armature space is protected from leakage by a vent chamber (44) coupled to tank and by direct vents.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil nach der Gat tung des Hauptanspruches. Ein derartiges Elektromagnetventil ist beispielsweise aus der DE 88 09 143 U1 bekannt. Dabei handelt es sich um ein Druckregelventil, wie es beispielsweise in einem Auto matikgetriebe eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist. Der über das Ventilglied gesteuerte Druckmittelabflußkanal ist über das in einer Bohrung des Ventilkörpers geführte Ventilglied gegenüber dem Anker raum abgedichtet. Aufgrund der Druckmittelströmung im Betrieb des Ventils ergibt sich im Abflußkanal ein Druckabfall, durch den sich im Bereich des Ventilgliedes ein Druck aufbaut, der größer als der Rücklaufdruck bzw. als Null ist. Aufgrund dieses Druckabfalles kommt es bei derartigen Ventilen zu Druckmitteleinspülungen in den Anker raum über den Spalt zwischen Ventilstößel und führender Bohrungs wandung. Durch diesen Spalt können somit verschmutztes Druckmittel und damit auch ferromagnetische Partikel in den Ankerraum eingespült werden, die zu Betriebsstörungen bzw. zum Ausfall des Ventils führen. Um eine derartige Einspülung von Druckmittel über den Dicht spalt in den Ankerraum zu verhindern bzw. zu verringern, wird dieser steckerseitig abgedichtet. Dies kann bei derartigen Ventilen bei spielsweise durch Ringdichtungen bzw. Beschichtungen der Einstell schraube und Ringdichtungen zwischen Gehäuse und Spulenkörper er folgen. Durch diese Abdichtung soll ein Druckgefälle zur Umgebung und ein Einspülen von Druckmittel verhindert bzw. vermindert werden. Eine derartige Abdichtung ist jedoch sehr aufwendig und störan fällig, insbesondere können die Dichtungen bei der Montage be schädigt werden, so daß in der Regel eine Dichtheitsprüfung des Ankerraumes erforderlich ist. Eine derartige Abdichtung hat aber auch funktionstechnische Nachteile. Aufgrund der Abdichtung des Ankerraumes wird zwar eine stärkere Einspülung von Druckmittel in den Ankerraum verhindert, dennoch kommt es im Betrieb aufgrund des Druckes im Abflußkanal über einen längeren Zeitraum zu einem Druck aufbau im Ankerraum, der zu einer Verschiebung der Ventilcharak teristik führt. Dadurch, daß dieser Druckaufbau langsam und unregel mäßig erfolgt, ergeben sich im Betrieb des Ventils zum Teil nicht vorhersehbare Schwankungen der Kennlinien. Besonders kritisch ist dieser Druckaufbau bei sog. Schieberventilen, da aufgrund der im Be trieb schwankenden Schieberüberdeckung und des erforderlichen Spiels zwischen Schieber und Bohrung der Druckaufbau im Abflußkanal sehr stark variiert.The invention is based on an electromagnetic valve according to the Gat the main claim. Such a solenoid valve is known for example from DE 88 09 143 U1. This is what it is about a pressure regulating valve, such as in a car mat transmission of a motor vehicle is used. The one about that Valve member controlled pressure medium discharge channel is in a Bore of the valve body guided valve member opposite the armature room sealed. Due to the pressure medium flow in the operation of the Valve results in a pressure drop in the drainage channel through which a pressure builds up in the area of the valve member which is greater than that Return pressure or as zero. Because of this pressure drop is coming it with such valves to pressure medium flushing into the armature space over the gap between the valve lifter and the leading bore wall. Dirty pressure medium can thus pass through this gap and thus also ferromagnetic particles are flushed into the armature space that lead to malfunctions or failure of the valve to lead. In order to flush such pressure medium over the seal to prevent or reduce gap in the anchor space, this will sealed on the plug side. This can occur with such valves for example through ring seals or coatings on the setting screw and ring seals between the housing and coil former consequences. This seal is intended to create a pressure drop to the environment and flushing in of pressure medium can be prevented or reduced. However, such a seal is very complex and troublesome due, in particular the seals can be during assembly be damaged, so that usually a leak test of the Anchor room is required. Such a seal has also functional disadvantages. Due to the sealing of the Anchor chamber is a stronger flushing of pressure medium in prevents the anchor space, but it still occurs during operation due to the Pressure in the drain channel over a longer period of time to a pressure construction in the armature space, which leads to a shift of the valve character teristics leads. Because this pressure build-up is slow and irregular done moderately, sometimes do not result in the operation of the valve predictable fluctuations in the characteristic curves. Is particularly critical this pressure build-up in so-called slide valves, because due to the in drove fluctuating slide cover and the required play the pressure build-up in the drain channel between the slide and the bore varies widely.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß auf fertigungstechnisch einfache Weise eine verbesserte Abdichtung des Ankerraums gegen die gesteuerten Druckmittelanschlüsse erfolgt, und daß somit ein Einspülen von Druckmittel in den Ankerraum verhindert wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Elektromagnetventilen, bei denen ein gesteuerter Druckmittelkanal direkt dem Ankerraum benachbart ist und durch das bewegliche Bauelement, Ventilglied oder Stößel, gegen diesen abgedichtet wird, ist das Abdichtverhalten der Spaltdichtung bei gleichen geometrischen Abmessungen wesentlich verbessert. Im zu sätzlichen, vom gesteuerten Druckmittelanschluß abgekoppelten Ab flußraum ist der Druckabfall nahezu Null bzw. vernachlässigbar. Ins besondere, wenn der Ankerraum undicht gegenüber dem Umgebungsraum ist, d. h. wenn keine steckerseitige Abdichtung wie bei herkömmlichen Ventilen dieser Art erfolgt, verbessert sich die Einstellgenauigkeit des Ventils erheblich. Durch die undichte Ausbildung des Ankerraumes wird ein schleichender Druckaufbau vermieden, so daß Veränderungen in der Ventilcharakteristik aufgrund eines Druckaufbaus im Ankerraum nicht auftreten. Eine Durchspülung des Ankerraums mit Druckmittel von einem der gesteuerten Druckmittelanschlüsse wird dennoch ver mieden. Insbesondere, wenn das Elektromagnetventil über eine Ein stellschraube einstellbar ist, ergeben sich durch die undichte Aus führung des Ankerraums erhebliche Vorteile, da keine Volumen schwankungen bzw. Druckanstiege beim Einschrauben der Einstell schraube auftreten. Dadurch sind während des Einstellvorganges auch keine Druckausgleiche abzuwarten, so daß dieser Einstellvorgang er heblich beschleunigt wird.The electromagnetic valve according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that production-technically simple way an improved sealing of Armature space against the controlled pressure medium connections, and that thus prevents flushing of pressure medium into the armature space becomes. In contrast to conventional solenoid valves, where a controlled pressure medium channel is directly adjacent to the armature space and by the movable component, valve member or plunger against is the sealing behavior of the gap seal significantly improved with the same geometric dimensions. Im too additional, decoupled from the controlled pressure medium connection flow area, the pressure drop is almost zero or negligible. Ins especially if the anchor space leaks from the surrounding space is, d. H. if there is no plug-side seal as with conventional Valves of this type takes place, the setting accuracy improves of the valve considerably. Due to the leaky design of the anchor space a creeping pressure build-up is avoided, so that changes in the valve characteristics due to a pressure build-up in the armature space do not occur. Flushing the armature space with pressure medium one of the controlled pressure medium connections is still ver avoided. Especially when the solenoid valve has an on set screw is adjustable, result from the leaky off Management of the anchor room has considerable advantages because there is no volume fluctuations or pressure increases when screwing in the settings screw occur. This also means during the setting process no pressure equalization to be waited for, so that this adjustment process is accelerated considerably.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung er geben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantages and advantageous developments of the invention he arise from the subclaims and the description.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be schreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektromagnetventil.An embodiment of the invention is in the following Be spelling and drawing explained in more detail. The latter shows one Longitudinal section through an electromagnetic valve according to the invention.

Description of the embodiment

Das in der Zeichnung dargestellte Elektromagnetventil hat ein etwa topfförmiges Magnetgehäuse 10, von dessen Boden 11 ein zylindrischer Magnetkern 12 in den Innenraum ragt. Dieser Magnetkern 12 wird von einer ringförmigen Spule 13 samt Spulenkörper 14 umfaßt. Die elek trischen Anschlüsse 15 der Spule sind durch eine Bohrung 16 im Boden 11 nach außen geführt. Vor der freien Stirnseite der Spule 13 ist im Magnetgehäuse 10 ein Ankerraum 18 ausgebildet, in dem ein scheiben förmiger Magnetanker 19 durch zwei Membranfedern 20, 21 geführt ist. Die erste Membranfeder 20 liegt mit ihrem Außenumfang an einer um laufenden Schulter 22 des Magnetgehäuses 10 an und wird durch einen den Magnetanker 19 umfassenden Flußleitring 23 gegen die Schulter 22 gepreßt. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Flußleitringes 23 liegt die zweite Membranfeder 21 mit ihrem Außenumfang an. Diese wiederum wird durch den Anschlußflansch 24 eines Ventilanschlußteils 25 gegen den Flußleitring 23 gepreßt. Durch Umbördeln des offenen Randes des Magnetgehäuses 10 wird der Anschlußflansch 24 fest mit dem Magnetgehäuse 10 verbunden.The electromagnetic valve shown in the drawing has an approximately cup-shaped magnet housing 10 , from the bottom 11 of which a cylindrical magnetic core 12 projects into the interior. This magnetic core 12 is surrounded by an annular coil 13 together with the coil body 14 . The electrical connections 15 of the coil are guided through a bore 16 in the bottom 11 to the outside. In front of the free end face of the coil 13 , an armature chamber 18 is formed in the magnet housing 10 , in which a disk-shaped magnet armature 19 is guided by two diaphragm springs 20 , 21 . The first diaphragm spring 20 lies with its outer circumference on a shoulder 22 of the magnet housing 10 which is running around and is pressed against the shoulder 22 by a flux guide ring 23 comprising the magnet armature 19 . On the opposite end face of the flux guide ring 23 , the second diaphragm spring 21 lies with its outer circumference. This in turn is pressed through the connecting flange 24 of a valve connecting part 25 against the flux guide ring 23 . By flanging the open edge of the magnet housing 10 , the connecting flange 24 is firmly connected to the magnet housing 10 .

Der Magnetanker 19 hat eine mittige, durchgehende Bohrung 27, durch die ein zylindrischer Stößel 28 ragt. An der dem Magnetkern 12 zuge wandten Seite des Stößels 28 liegt das eine Ende einer Druckfeder 29 an, die in einer durchgehenden Längsbohrung 30 des Magnetkerns 12 geführt ist und deren anderes Ende an einer eingeschraubten Ein stellschraube 31 anliegt.The magnet armature 19 has a central, continuous bore 27 through which a cylindrical plunger 28 projects. On the side facing the magnetic core 12 of the plunger 28 there is one end of a compression spring 29 which is guided in a continuous longitudinal bore 30 of the magnetic core 12 and the other end of which rests on a screwed-in adjusting screw 31 .

Die gegenüberliegende Stirnseite des Stößels 28 liegt an einer Stirnseite eines zylindrischen Ventilstößels 33 an, der in einer vom Ankerraum 18 ausgehenden Längsbohrung des Ventilteils 25 geführt ist. Von dieser Längsbohrung 34 geht eine achsgleich verlaufende Bohrung 35 aus, die das Ventilteil 25 durchdringt und mit einer Druckleitung 36 verbunden ist. Diese wiederum ist über eine Blende 37 mit einer Pumpe 38 verbunden. Der Übergang der Längsbohrung 34 in die Bohrung 35 ist als flacher Ventilsitz 40 ausgebildet, an dem der Ventilstößel 33 unter der Wirkung der Druckfeder 29 anliegt. Ober halb des Ventilsitzes 40 wird die Längsbohrung 34 von zwei ge kreuzten Querbohrungen 41 durchdrungen, die als Ablauf des Ventils dienen und mit einem Behälter 42 in Verbindung stehen.The opposite end face of the tappet 28 bears against an end face of a cylindrical valve tappet 33 which is guided in a longitudinal bore of the valve part 25 extending from the armature chamber 18 . From this longitudinal bore 34 there is a bore 35 , which extends in the same axis and penetrates the valve part 25 and is connected to a pressure line 36 . This in turn is connected to a pump 38 via an orifice 37 . The transition of the longitudinal bore 34 into the bore 35 is designed as a flat valve seat 40 against which the valve tappet 33 bears under the action of the compression spring 29 . Above half of the valve seat 40 , the longitudinal bore 34 is penetrated by two cross holes 41 crossed ge, which serve as the outlet of the valve and are in communication with a container 42 .

Um einen guten Druckmitteldurchfluß von der Längsbohrung 35 zu den Querbohrungen 41 bei geöffnetem Ventilsitz 40 zu ermöglichen, hat der Ventilstößel 33 im Bereich des Ventilsitzes 40 bzw. der Quer bohrungen 41 einen Abschnitt 43 geringeren Durchmessers. Der Durch messer des Abschnittes 43 ist um ein Maß größer als der Durchmesser der Bohrung 35, das erforderlich ist, eine ausreichende Abdichtung am Ventilsitz 40 zu gewährleisten.In order to allow a good flow of pressure medium from the longitudinal bore 35 to the transverse bores 41 when the valve seat 40 is open, the valve tappet 33 in the region of the valve seat 40 or the transverse bores 41 has a section 43 of smaller diameter. The diameter of section 43 is a dimension larger than the diameter of the bore 35 , which is necessary to ensure an adequate seal on the valve seat 40 .

Zwischen den Querbohrungen 41 und dem Ankerraum 18 wird das Ventil teil 25 von einer weiteren Querbohrung 44 durchdrungen, die eben falls Anschluß an den Behälter 42 hat. Diese Querbohrung 44 schneidet die Längsbohrung 34. Im Bereich dieser Querbohrung weist der Ventilstößel 33 einen Abschnitt 45 geringeren Durchmessers auf. Dieser Abschnitt 45 geringeren Durchmessers wird durch zwei Stößel abschnitte begrenzt, von denen der erste Stößelabschnitt 46 zwischen der Querbohrung 44 und dem Ankerraum 18 dicht gleitend in der Längs bohrung 34 geführt ist. Der zweite Stößelabschnitt 47 ist zwischen der Querbohrung 44 und den Querbohrungen 41 dicht gleitend in der Längsbohrung 34 geführt.Between the cross bores 41 and the armature chamber 18 , the valve part 25 is penetrated by a further cross bore 44 , which if just has connection to the container 42 . This transverse bore 44 intersects the longitudinal bore 34 . In the area of this transverse bore, the valve tappet 33 has a section 45 of smaller diameter. This section 45 of smaller diameter is limited by two plunger sections, of which the first plunger section 46 between the transverse bore 44 and the armature chamber 18 is guided in the longitudinal bore 34 in a tightly sliding manner. The second tappet section 47 is guided between the transverse bore 44 and the transverse bores 41 in a tightly sliding manner in the longitudinal bore 34 .

Das dargestellte und beschriebene Elektromagnetventil ist im hier gewählten Ausführungsbeispiel ein Druckregelventil, wie es bei spielsweise in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt ist. Dieses regelt auf an und für sich bekannte Art und Weise den Druckmittelstrom zu einem nicht dargestellten Verbraucher in einer Brückenschaltung mit der Blende 37. Im Betrieb des Druckbegrenzungs ventils stellt sich am Ventilstößel ein Gleichgewicht ein zwischen der Druckkraft aufgrund des auf die am Ventilsitz 40 angeordnete Stirnseite des Ventilstößels einwirkenden Druckes und den entgegen gesetzt gerichteten Kräften aufgrund der Wirkung des Elektromagneten und der Druckfeder 29. Durch dieses Gleichgewicht wird ein ge regeltes Abströmen von Druckmittel über die Druckleitung 36, die Bohrung 35, den geöffneten Ventilsitz 40 und die Querbohrungen 41 (Abfluß) ermöglicht. Durch Drossel- bzw. Strömungsverluste am ge öffneten Ventilsitz 40 ergibt sich im Durchdringungsbereich der Querbohrungen 41 und der Längsbohrung 33 ein Druckabfall, aufgrund dessen es zu einem Einspülen bzw. Durchspülen von Druckmittel am Spalt zwischen Längsbohrung 34 und Schieberabschnitt 47 kommt. Das am Schieberabschnitt 47 vorbeigespülte Druckmittel gelangt in den Bereich des Abschnittes 45, d. h. in den Durchdringungsbereich der Querbohrung 44 und der Längsbohrung 34. Die Abmessungen des Ab schnittes 45 und der Querbohrung 44 sind so gewählt, daß es zu keinem bzw. zu keinem wesentlichen Druckaufbau durch das eingespülte Druckmittel kommt. Die Spaltwirkung zwischen dem Stößelabschnitt 46 und der Längsbohrung 34 ist damit ausreichend, ein Einspülen von Druckmittel aus dem Bereich des Abschnittes 45 bzw. der Querbohrung 44 in den Ankerraum 18 zu verhindern.The illustrated and described solenoid valve is a pressure control valve in the exemplary embodiment selected here, as is used for example in automatic transmissions of motor vehicles. This controls the pressure medium flow to a consumer (not shown) in a bridge circuit with the orifice 37 in a manner known per se. During operation of the pressure limiting valve, a balance is established on the valve tappet between the pressure force due to the pressure acting on the end face of the valve tappet arranged on the valve seat 40 and the opposing forces due to the action of the electromagnet and the compression spring 29 . This equilibrium enables a regulated outflow of pressure medium via the pressure line 36 , the bore 35 , the open valve seat 40 and the cross bores 41 (outflow). Throttling or flow losses at the opened valve seat 40 results in a pressure drop in the penetration area of the transverse bores 41 and the longitudinal bore 33 , due to which there is a flushing or flushing of pressure medium at the gap between the longitudinal bore 34 and slide section 47 . The pressure medium flushed past the slide section 47 reaches the area of the section 45 , ie the area of penetration of the transverse bore 44 and the longitudinal bore 34 . The dimensions of the section 45 and the transverse bore 44 are selected so that there is no or no substantial pressure build-up by the flushed pressure medium. The gap effect between the plunger section 46 and the longitudinal bore 34 is thus sufficient to prevent flushing in of pressure medium from the area of the section 45 or the transverse bore 44 into the armature space 18 .

Um im Betrieb des Druckregelventils einen langsamen Druckaufbau auf grund der Bewegungen des Magnetankers und der sich verändernden Viskosität und Temperatur des zur Dämpfung der Ankerbewegungen im Ankerraum befindlichen Druckmittels zu verhindern, kann dieser über Entlastungsbohrungen mit dem Umgebungsraum verbunden werden. Diese Entlastungsbohrungen können beispielsweise als Gehäusebohrung 48 oder als gestrichelt dargestellte durchgehende Längsbohrung 49 in der Einstellschraube 31 ausgebildet sein. In order to prevent slow pressure build-up during operation of the pressure control valve due to the movements of the magnet armature and the changing viscosity and temperature of the pressure medium in the armature chamber for damping the armature movements, this can be connected to the surrounding space via relief bores. These relief bores can be formed, for example, as a housing bore 48 or as a continuous longitudinal bore 49 shown in broken lines in the adjusting screw 31 .

Die erfindungsgemäße Anordnung eines zusätzlichen Abflußkanals zwischen dem gesteuerten Druckmittelkanal und dem Ankerraum ist nicht auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel eines Druck regelventils in Sitzbauweise mit direkt betätigtem Ventilstößel be schränkt. Es ist ohne weiteres möglich, ein derartiges Elektro magnetventil als Sitzventil mit einem über einen Stößel betätigten Ventilglied oder als Schieberventil auszubilden. Neben dem Einsatz als Druckregelventil ist auch eine Ausbildung als Stromregelventil ohne weiteres möglich.The arrangement of an additional drainage channel according to the invention between the controlled pressure medium channel and the armature space not on the embodiment of a print shown here Control valve in seat design with direct actuated valve tappet limits. It is easily possible to use such an electric Solenoid valve as a seat valve with a tappet operated Train valve member or as a slide valve. In addition to use training as a flow control valve is also a pressure control valve easily possible.

Claims

1. solenoid valve with a magnet armature ( 19 ) which is movably guided in an armature space ( 18 ) and cooperates with a valve member ( 33 ) which controls a pressure medium flow between at least two pressure medium connections ( 35 , 41 ), the armature space ( 18 ) passing through a movable component ( 33 ) guided in a bore ( 34 ), in particular the valve member or a tappet, against which the adjacent pressure medium connections are sealed, characterized in that between the armature space ( 18 ) and the adjacent, controlled pressure medium connection ( 41 ) an additional, uncontrolled drainage space ( 44 ) is arranged, which is penetrated by the movable component.

2. Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the movable component ( 33 ) in the region of the additional drainage space ( 44 ) has a section ( 45 ) of smaller diameter.

3. Solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that the armature space ( 18 ) is leaky with respect to the surrounding space.

4. Solenoid valve according to claim 3, characterized in that the armature space ( 18 ) is depressurized via an opening bore ( 48 , 49 ).

5. Solenoid valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the armature space ( 18 ) adjacent, controlled pressure medium connection ( 41 ) is a drain connection.

6. Solenoid valve according to one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that the solenoid valve is a pressure control valve, in particular the pressure control valve of an automatic transmission Motor vehicle.

7. Solenoid valve according to one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that the solenoid valve is a seat valve.

8. Solenoid valve according to claim 7, characterized in that the valve member is a directly interacting with the armature Valve lifter is.

9. Solenoid valve according to one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that the solenoid valve is a slide valve.