DE19959021B4

DE19959021B4 - Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil

Info

Publication number: DE19959021B4
Application number: DE19959021A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Meier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: EP1252457A2; ATE301259T1; WO2001042691A2; US6776395B1; DE19959021A1; EP1252457B1; KR20020061628A; WO2001042691A3; DE50010889D1

Abstract

Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil (10) aus einem Stellmagneten (12) mit einer Spule und einem Anker, einem daran angebauten Ventilteil (14), in dem ein vom Anker beaufschlagtes Stellglied Druckmittelverbindungen zwischen Druckmittelkanälen steuert und einer an den Stellmagneten (12) oder an das Ventilteil (14) angeflanschten und die elektrische Ansteuerung der Spule regelnden Steuerelektronik (16), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerelektronik (16) und dem Stellmagneten (12) und/oder dem Ventilteil (14) wenigstens eine Dämpfungsplatte (18) aus zwei einander gegenüberliegenden Befestigungsflanschen (20, 30) und einem dazwischen angeordneten und an diesen Befestigungsflanschen (20, 30) verankerten Elastomerteil (26) vorgesehen ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Proportionalventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Proportionalventile werden beispielsweise als Druck- oder Durchflußregler in hydraulischen Steuerkreisen eingesetzt.

Ein solches elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil ist beispielsweise aus der DE 38 29 992 A1 bereits bekannt. Dieses bekannte Proportionalventil ist aus einem Stellmagneten mit Spule und Anker, einem Ventilteil mit einem beweglich geführten und vom Anker beaufschlagten Stellglied und einer Steuerelektronik zur Regelung der Ansteuerung des Ankers durch die Spule aufgebaut. Die Steuerelektronik ist an das Gehäuse des Stellmagneten angeflanscht. Mechanische und /oder hydromechanische Schwingungen, erzeugt beispielsweise von Pumpen und deren Druckpulsationen oder von den Schaltvorgängen benachbart liegender Schalteinrichtungen, werden über das Gehäuse des Stellmagneten auf die verdrahteten Bauelemente, die Leitungen und die Steckverbinder der Steuerelektronik übertragen. Durch die auftretenden Beschleunigungen können die Belastungen dieser Bauelemente derart hoch werden, daß Beschädigungen auftreten, die im Extremfall zum Totalausfall der Steuerelektronik führen. Damit die elektronischen Bauelemente diesen Erschütterungen standhalten, werden aufwendige Vorkehrungen – Eingießen oder Verkleben der Bauelemente bei der Herstellung der Steuerelektronik – getroffen. Derartige Maßnahmen sind jedoch teuer und reichen oftmals nicht aus.

Bei einem aus der DE 42 32 205 C2 bekannten Ventilsteuergerät mit einem Gehäuserahmen, an dem ein Schaltungsträger und mehrere Ventilspulen mit bewickeltem Spulenträger und Jochring angeordnet sind, sind die Zwischenräume zwischen den Bestandteilen der Ventilspulen einerseits und jeder Ventilspule und dem Gehäuserahmen andererseits mit einer nachgiebigen Vergußmasse ausgefüllt. Die Nachgiebigkeit der Vergußmasse dient in erster Linie dazu, Fertigungstoleranzen zwischen der Lage der Ventilspulen am Ventilsteuergerät und der Lage der zu betätigenden Ventile an einem Ventilblock auszugleichen. Die Vergußmasse trägt außerdem zur Abdichtung des Schaltungsträgers gegen die Umgebung bei. Wie das Gehäuse am Ventilblock befestigt ist, ist nicht weiter beschrieben.

Aus der DE 44 12 665 A1 ist eine Druckeinstellvorrichtung bekannt, bei der in einem an einem Ventilblock befestigten Deckel Magnetspulen und ein elektronischer Regler angeordnet sind, um im Ventilblock untergebrachte Ventile elektromagnetisch anzusteuern. Die Magnetspulen sind über ein Federblech am Ventilblock abgestützt, das während der Montage eine Ausrichtung der Magnetspulen bezüglich der Ventildome am Ventilblock zuläßt, nach der Montage jedoch die Magnetspulen derart stark gegen eine Stützfläche am Deckel drücken soll, daß sich bei betriebsmäßiger Schüttel- und Schlagbeanspruchung die Lage der Magnetspulen nicht ändert. Der Deckel selbst ist über Schrauben starr mit dem Ventilblock verbunden.

Wie bei dem Ventilsteuergerät nach der DE 42 32 205 C2 wird also auch bei der Druckeinstellvorrichtung nach der DE 44 12 665 A1 aufgrund des Federblechs die Übertragung von Erschütterungen des Ventilblocks auf die elektronischen Bauteile allenfalls auf dem Weg über die Magnetspulen gedämpft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß Erschütterungen des Stellmagneten und des Ventilteils besonders wirksam von der Steuerelektronik ferngehalten werden.

Vorteile der Erfindung

Bei einem elektromagnetisch betätigbaren Proportionalventil, das neben den Merkmalen aus dem Oberbegriff auch die Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 besitzt, koppelt die Dämpfungsplatte die Steuerelektronik schwingungstechnisch vom Stellmagneten und vom Ventilteil ab, weil sie durch das Elastomerteil eine Relativbewegung zwischen den beiden an den Befestigungsflanschen verankerten Bauteilen ermöglicht. Die Übertragungswege der Schwingungen zur Steuerelektronik sind somit unterbrochen oder zumindest gedämpft, so daß die Gefahr einer mechanischen Beschädigung der Steuerelektronik reduziert ist. Die Dämpfungsplatte ist preisgünstig herzustellen und einfach zu handhaben. Sie benötigt nur wenig Bauraum.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Insbesondere ist es durch die Anordnung der Befestigungsvorrichtungen der Befestigungsflansche übereinander möglich, vorhandene elektromagnetisch betätigbare Proportionalventile mit einer Dämpfungsplatte nachzurüsten.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes elektromagnetisch vorsteuerbares Proportionalventil in perspektivischer Darstellung, in

2 ist eine Dämpfungsplatte als Einzelteil in verschiedenen Ansichten dargestellt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Dämpfungsplatte zeigt

3, ebenfalls in verschiedenen Ansichten..

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das elektromagnetisch betätigbare Proportionalventil 10 nach 1 bildet eine Baueinheit aus einem Stellmagneten 12, einem mit Hilfe von Zugankern 13 daran angebauten Ventilteil 14 und einer Steuerelektronik 16. Letztere ist über Schrauben 17 an einer Seitenfläche des Stellmagneten 12 verankert. Zwischen beiden Bauteilen ist eine Dämpfungsplatte 18 vorgesehen, die den Stellmagneten 12 schwingungstechnisch von der Steuerelektronik 16 abkoppelt. Der Aufbau der Dämpfungsplatte 18 ist anhand von zwei Ausführungsbeispielen in den 2 und 3 in verschiedenen Ansichten dargestellt.

2.1 zeigt die Dämpfungsplatte 18 von unten, d.h. von ihrer dem Stellmagneten 12 zugewandten Seite. Es ist ein erster Befestigungsflansch 20 zu erkennen, der zur Ausbildung eines Rahmenteils mit einem zentrisch angeordneten Durchbruch 22 versehen ist. Der Befestigungsflansch 20 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt und hat im wesentlichen eine rechteckige Außenform. Im Bereich der Ecken dieser Außenform sind nach außen offene Nuten 24 angebracht, die entlang der Diagonalen des Befestigungsflansches 20 verlaufen und die abgerundete Enden haben. Die Breite der Nut 24 ist auf den Durchmesser des Schaftes von Befestigungsschrauben abgestimmt, die zur Verankerung der Dämpfungsplatte 18 am Stellmagneten 12 (1) von außen in die Nuten 24 einzuführen sind. Die Randbereiche um die Nuten 24 dienen dabei den Schraubenköpfen als Auflage.

In gestrichelter Darstellung, da in dieser Ansicht nur mittelbar zu erkennen, ist in 1 die Außenkontur eines Elastomerteils 26 angedeutet, das auf der von der Zeichenebene abgewandten Seite an den Befestigungsflansch 20 anvulkanisiert ist. Dieses Elastomerteil 26 ragt abschnittsweise in den Durchbruch 22 hinein und bildet einen gegenüber dem Befestigungsflansch 20 vorstehenden umlaufenden Bund 28, der die Trennebene zwischen dem Stellmagneten 12 und der Dämpfungsplatte 18 abdichtet. Im Bereich der Ecken ist das Elastomerteil 26 ausgespart, so daß die Nuten 24 der Dämpfungsplatte 18 freiliegen.

Die in der 2.2 dargestellte Draufsicht auf die Dämpfungsplatte 18 zeigt einen zweiten Befestigungsflansch 30, der unter Zwischenlage des Elastomerteils 26 dem ersten Befestigungsflansch 20 gegenüberliegt und ebenfalls an das Elastomerteil 26 anvulkanisiert ist. Über diese Verbindung sind die beiden Befestigungsflansche 20 und 30 relativ zueinander beweglich, so daß Schwingungen, die vom ersten Befestigungsflansch 20 in das System eingeleitet werden, allenfalls stark gedämpft auf den zweiten Befestigungsflansch 30 übertragen werden. Die Außenkonturen beider Befestigungsflansche 20, 30 sind deckungsgleich, wobei im Bereich der Ecken des zweiten Befestigungsflansches 30 Gewindehülsen 32 angeordnet sind. Diese sind konzentrisch zu den gerundeten Enden der Nuten 24 des ersten Befestigungsflansches 20 plaziert und sind ebenfalls im Elastomerteil 26 ausgespart. Vorteilhafterweise sind die Gewindehülsen 32 mit dem zweiten Befestigungsflansch 30 verstemmt. Sie liegen stumpf am zweiten Befestigungsflansch 30 an und erstrecken sich in Richtung des ersten Befestigungsflansches 20, ohne diesen zu berühren. Damit ist die Relativbeweglichkeit der Befestigungsflansche 20, 30 sichergestellt. Zwischen dem Ende der Gewindehülse 32 und dem ersten Befestigungsflansch 20 verbleibt dabei ein Abstand, der größer ist als die Höhe des Schraubenkopfes einer von der Nut 24 des ersten Befestigungsflansches 20 aufgenommenen Schraube.

Der zweite Befestigungsflansch 30 ist der Steuerelektronik 16 zugewandt, die mit Hilfe von in die Gewindehülsen 32 eingeschraubten Schrauben an der Dämpfungsplatte 18 verankert ist. Bevor dieser Anschraubvorgang stattfindet, sind die von den Nuten 24 des ersten Befestigungsflansches 20 aufgenommenen Schrauben mittels eines nicht dargestellten Werkzeugs in die dafür vorgesehenen Schraubgewinde des Stellmagneten 12 einzudrehen. Hierfür kann vorteilhafter Weise ein Werkzeug verwendet werden, das durch das Kernloch der Gewindehülsen 32 des zweiten Befestigungsflansches 30 hindurchgeführt werden kann.

Durch die konzentrische Anordnung der Nuten 24 zu den Gewindehülsen 32 in Verbindung mit einem durch die Öffnung der Gewindehülsen 32 erfolgenden Anschraubvorgang wird eine besonders bauraumsparende Ausbildung der Dämpfungsplatte 18 erreicht. Zudem wird dadurch ein Nachrüsten einer solchen Dämpfungsplatte 18 an bestehende elektromagnetisch betätigbare Proportionalventile 10 ermöglicht.

Aus dem in 2.3 dargestellten und entlang der Schnittlinie A-A nach 1 geführten Querschnitt durch die Dämpfungsplatte 18 ist zu ersehen, daß die Befestigungsflansche 20 und 30 aus Winkelprofilen hergestellt sind. Diese Winkelprofile liegen einander punktsymmetrisch gegenüber und legen mit ihren Schenkeln zumindest abschnittsweise die Innen- und Außenkonturen der Dämpfungsplatte 18 fest. Der Zwischenraum zwischen den beiden Winkelprofilen ist vom Elastomerteil 26 ausgefüllt, so daß die Dämpfungsplatte 18 insgesamt einen massiven rechteckigen Querschnitt aufweist. Selbstveständlich sind die Befestigungsflansche 20, 30 nicht auf die gezeichneten, gleichschenkligen Winkelprofile eingeschränkt. Erforderlichenfalls können im Elastomerteil 26 zudem Hohlräume vorgesehen sein, über deren Gestaltung und Anordnung die Elastizität des Elastomerteils 26 anwendungsspezifisch beeinflußt werden kann.

Darüberhinaus können die Befestigungsflansche 20, 30 anstatt aus Winkelprofilen auch aus Flachbandmaterial hergestellt sein. Eine derartige Ausführungsvariante zeigt 3. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der erläuterten ersten Ausführungsform desweiteren dadurch, daß an Stelle der Nuten 24 im ersten Befestigungsflansch 20 Durchgangsöffnungen 34 an der dem Stellmagneten 12 zugewandten Seite vorgesehen sind. Diese Durchgangsöffnungen 34 sind innerhalb des vom Elastomerteil 26 umschlossenen Bereichs am ersten Befestigungsflansch 20 ausgebildet, der dazu einen entsprechend kleiner als im ersten Ausführungsbeispiel dimensionierten Durchbruch 22 aufweist. Zur Verankerung der Steuerelektronik 16 an der Dämpfungsplatte 18 sind am zweiten Befestigungsflansch 30 ebenfalls Gewindehülsen 32 in den Eckbereichen vorhanden, die jedoch in 3 nicht zu erkennen sind.

Selbstverständlich sind weitergehende Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil (10) aus einem Stellmagneten (12) mit einer Spule und einem Anker, einem daran angebauten Ventilteil (14), in dem ein vom Anker beaufschlagtes Stellglied Druckmittelverbindungen zwischen Druckmittelkanälen steuert und einer an den Stellmagneten (12) oder an das Ventilteil (14) angeflanschten und die elektrische Ansteuerung der Spule regelnden Steuerelektronik (16), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerelektronik (16) und dem Stellmagneten (12) und/oder dem Ventilteil (14) wenigstens eine Dämpfungsplatte (18) aus zwei einander gegenüberliegenden Befestigungsflanschen (20, 30) und einem dazwischen angeordneten und an diesen Befestigungsflanschen (20, 30) verankerten Elastomerteil (26) vorgesehen ist.
Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsflansche (20, 30) aus Metall gefertigt sind und daß das Elastomerteil (26) an diese Befestigungsflansche (20, 30) anvulkanisiert ist.
Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Befestigungsflansche (20, 30) aus zwei punktsymmetrisch zueinander angeordneten und die Kontur der Dämpfungsplatte (18) bestimmenden Rahmenteilen aus Winkelprofil gebildet sind.
Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsflansche (20, 30) im wesentlichen rechteckige Außenform haben und im Bereich ihrer Ecken mit Befestigungsvorrichtungen (24, 32) versehen sind, und daß das Elastomerteil (26) im Bereich dieser Ecken ausgespart ist.
Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Steuerelektronik (16) zugewandten Befestigungsvorrichtungen Gewindehülsen (32) sind, in die Schrauben zur Befestigung der Dämpfungsplatte (18) an der Steuerelektronik (16) einschraubbar sind und daß die dem Stellmagnet (12) oder dem Ventilteil (14) zugewandten Befestigungsvorrichtungen diagonal verlaufende und zum Umfang hin offene Nuten (24) sind, in die Schrauben zur Verankerung der Dämpfungsplatte (18) am Stellmagnet (12) oder am Ventilteil (14) radial von außen einführbar sind.
Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nut (24) auf den Schaftdurchmesser der einzuführenden Schrauben abgestimmt ist, daß das Ende der Nut (24) abgerundet ist und daß die Tiefe der Nut (24) derart bemessen ist, daß die Schraubenköpfe in ihrer Endlage im wesentlichen konzentrisch zu den gegenüberliegenden Gewindehülsen (32) positioniert sind, ohne diese zu berühren.
Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Schrauben zur Verankerung des ersten Befestigungsflansches (20) am Stellmagnet (12) oder am Ventilteil (14) ein durch das Kernloch der Gewindehülsen (32) des zweiten Befestigungsflanschs (30) hindurchführbares Werkzeugs vorgesehen ist.
Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (10) hydraulisches Druckmittel steuert.