DE102017001318B4 - Pressure control valve for a variable displacement pump - Google Patents

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Abstract

Von einem Elektromagneten (3) betätigtes Druckregelventil (1) zur Verstellung einer Verstellpumpe (2), mit einer Ventilhülse (4) und einem Ventilschieber (5), wobei die Ventilhülse (4) mindestens drei fluidische Anschlüsse aufweist, nämlich die Anschlüsse T, A und P, und wobei der Anschluss T mit einem Tank, der Anschluss A mit einem Verstellzylinder (6) der Verstellpumpe (2) und der Anschluss P mit einem Auslass der Verstellpumpe (2) verbunden sind, wobei der Ventilschieber (5) mindestens einen Hilfsschieber (7) aufnimmt, der ventilschieberseitig mit dem Druck des Anschlusses (P) beaufschlagt ist und der sich auf der von dem Ventilschieber (5) abgewandten Seite an einem mit der Ventilhülse (4) fest verbundenen Flansch (8) abstützt, wobei der auf den mindestens einen Hilfsschieber (7) wirkende Druck eine Druckkraft auf den Ventilschieber (5) ausübt, deren Wirkfläche kleiner ist als eine Querschnittsfläche des Ventilschiebers (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse T, A und P von dem Elektromagneten (3) aus betrachtet die Reihenfolge P, A und T einnehmen, wobei der Ventilschieber (5) bei einer Auslenkung aus einer mittleren Lage gegen eine Feder (9) einen Durchfluss vom Anschluss P zum Anschluss A freigibt und bei einer Auslenkung aus einer mittleren Lage mit der Kraft der Feder (9) einen Durchfluss vom Anschluss A zum Anschluss T freigibt, wobei ein Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) den Ventilschieber (5) gegen die Feder (9) in die Richtung des Anschlusses T drückt, wobei der ventilschieberseitige Druck an dem einen Hilfsschieber (7), nämlich der Druck am Anschluss P, ebenfalls den Ventilschieber (5) gegen die Feder (9) drückt, und wobei der Hilfsschieber (7) sich elektromagnetseitig an dem Flansch (8) abstützt, der als Stopfen ausgebildet ist, und wobei der Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) den Ventilschieber (5) mittels einer Mehrzahl von Druckstiften (15) beaufschlagt, die den Flansch (8) gleitend durchdringen.Pressure control valve (1) actuated by an electromagnet (3) for adjusting a variable displacement pump (2), with a valve sleeve (4) and a valve slide (5), the valve sleeve (4) having at least three fluid connections, namely the connections T, A and P, and where port T is connected to a tank, port A is connected to a variable cylinder (6) of the variable pump (2) and port P is connected to an outlet of the variable pump (2), the valve slide (5) having at least one auxiliary slide (7) which is acted upon by the pressure of port (P) on the valve spool side and which is supported on the side facing away from the valve spool (5) on a flange (8) firmly connected to the valve sleeve (4), with the pressure on the pressure acting on at least one auxiliary slide (7) exerts a compressive force on the valve slide (5), the effective area of which is smaller than a cross-sectional area of the valve slide (5), characterized in that the connections T, A and P v Seen from the electromagnet (3), the sequence is P, A and T, with the valve spool (5) releasing a flow from port P to port A when it is deflected from a central position against a spring (9) and when it is deflected off In a middle position, the force of the spring (9) releases a flow from port A to port T, with an armature (14) of the electromagnet (3) pressing the valve spool (5) against the spring (9) in the direction of port T , whereby the pressure on the valve spool side at one auxiliary spool (7), namely the pressure at port P, also presses the valve spool (5) against the spring (9), and the auxiliary spool (7) is supported on the flange (8) on the electromagnetic side , which is designed as a plug, and wherein the magnet armature (14) of the electromagnet (3) acts on the valve slide (5) by means of a plurality of pressure pins (15) which penetrate the flange (8) in a sliding manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für eine Verstellpumpe entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Solche Verstellpumpen werden vorzugsweise als Schmierölpumpen für Verbrennungsmotoren eingesetzt, wobei der Förderstrom und/oder der Druck der Verstellpumpe in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors elektrisch eingestellt werden. Dazu ist das Druckregelventil mit einem Elektromagneten zur Verstellung des Regeldrucks ausgerüstet.The invention relates to a pressure control valve for a variable displacement pump according to the preamble of the first patent claim. Variable displacement pumps of this type are preferably used as lubricating oil pumps for internal combustion engines, with the flow rate and/or the pressure of the variable displacement pump being adjusted electrically as a function of the operating conditions of the internal combustion engine. For this purpose, the pressure control valve is equipped with an electromagnet to adjust the control pressure.

Stand der Technik:State of the art:

Druckgeregelte Verstellpumpen sind seit langer Zeit bekannt und im Einsatz, beispielsweise zur Versorgung von Kunststoffmaschinen, Werkzeugmaschinen und anderen stationären Maschinen mit Druckflüssigkeit. Sie werden dabei mit Drücken von 50 bis 210 bar betrieben und versorgen die Maschinen mit annähernd konstantem Druck und bedarfsgerechtem Förderstrom. Verstellpumpen ermöglichen eine Verstellung des Förderstroms auch bei konstanter Pumpendrehzahl durch einen Eingriff in die Verdrängungskinematik, meistens durch ein Schwenken einer Schrägscheibe oder eines Hubrings. Ursprünglich wurden die Verstellpumpen direkt gesteuert ausgeführt, dabei verstellt der Druck des Pumpenauslass die Pumpengeometrie so, dass bei einer Überschreitung des Solldrucks die Pumpe auf einen geringeren Förderstrom verstellt wird.Pressure-controlled variable displacement pumps have been known and used for a long time, for example for supplying pressurized fluid to plastics machines, machine tools and other stationary machines. They are operated with pressures of 50 to 210 bar and supply the machines with an almost constant pressure and demand-based flow rate. Variable displacement pumps allow the flow rate to be adjusted even at a constant pump speed by intervening in the displacement kinematics, usually by pivoting a swash plate or a cam ring. Originally, the variable displacement pumps were designed to be directly controlled, whereby the pressure of the pump outlet adjusts the pump geometry in such a way that if the target pressure is exceeded, the pump is adjusted to a lower flow rate.

Eine bessere Genauigkeit der Druckregelung erhält man mittels einer vorgesteuerten Druckregelung, und auch diese ist schon seit mehreren Jahrzehnten bekannt. Bei dieser vorgesteuerten Druckregelung wird ein Druckregelventil, auch Kompensator genannt, eingesetzt, um in diesem Ventil den Druck am Pumpenauslass mit einem Solldruck zu vergleichen. Der Solldruck wird mittels einer Feder eingestellt.Better accuracy of pressure control is obtained by means of pilot operated pressure control and this has also been known for several decades. A pressure control valve, also known as a compensator, is used in this pre-controlled pressure control system in order to compare the pressure at the pump outlet with a target pressure in this valve. The target pressure is set using a spring.

Ist der Pumpendruck zu gering, öffnet das Druckregelventil einen Anschluss A zum Tank und gestattet damit einen Abfluss von Steuerflüssigkeit des Verstellzylinders zum Tank, wobei die Pumpe auf einen größeren Förderstrom ausschwenkt. Ist der Pumpendruck zu hoch, schließt das Druckregelventil den Abfluss zum Tank und öffnet eine Verbindung von dem Pumpendruck zu dem Verstellzylinder, wobei der Verstellzylinder die Pumpe auf einen geringeren Förderstrom zurückschwenkt. Vorteilhafterweise wird ein zu hoher Druck selbst verwendet, um die Pumpe schnell zurückzuschwenken.If the pump pressure is too low, the pressure control valve opens a port A to the tank and thus allows control fluid from the adjustment cylinder to flow to the tank, with the pump swiveling out to a larger flow rate. If the pump pressure is too high, the pressure control valve closes the drain to the tank and opens a connection from the pump pressure to the adjustment cylinder, with the adjustment cylinder pivoting the pump back to a lower flow rate. Advantageously, too high a pressure itself is used to swing back the pump quickly.

Seit einigen Jahren werden auch Schmierölpumpen für Verbrennungsmotoren verstellbar ausgeführt, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Dabei kamen zunächst hydraulisch-mechanisch druckgeregelte Pumpen zum Einsatz, die unabhängig von der Motordrehzahl und der Belastung des Motors einen konstanten Druck einregelten. Das Funktionsprinzip der Regelung war dem oben beschriebenen druckgeregelten Verstellpumpen in der stationären Hydraulik sehr ähnlich. Damit konnte man bereits eine Verbrauchssenkung erzielen, die aber nicht zufriedenstellend war.For a number of years, lubricating oil pumps for internal combustion engines have also been designed to be adjustable in order to reduce fuel consumption. Initially, hydraulic-mechanical pressure-controlled pumps were used, which regulated a constant pressure independently of the engine speed and the load on the engine. The functional principle of the control was very similar to the pressure-controlled variable displacement pumps in stationary hydraulics described above. It was already possible to achieve a reduction in consumption, but this was not satisfactory.

Daher ergänzte man die hydraulisch-mechanische Druckregelung um eine elektromagnetische Verstellung des Sollwerts für den Druck, um bei geringer Belastung des Verbrennungsmotors den Druck abzusenken, wodurch eine weitere Verbrauchssenkung erreicht werden konnte.For this reason, the hydraulic-mechanical pressure control was supplemented by an electromagnetic adjustment of the target value for the pressure in order to lower the pressure at low loads on the combustion engine, which made it possible to achieve a further reduction in consumption.

Die Sicherheit des Betriebs ist dabei auch bei einem Ausfall der elektromagnetischen Verstellung des Sollwerts gegeben, wenn bei einem solchen Ausfall die Druckregelung den Höchstwert des Verstellbereichs für den Solldruck einnimmt, indem bei dem Ausfall keine Absenkung des Drucks mehr bewirkt.Operation is safe even if the electromagnetic adjustment of the setpoint fails if, in the event of such a failure, the pressure control assumes the maximum value of the adjustment range for the setpoint pressure, in that the failure no longer causes the pressure to drop.

Dazu muss die Wirkrichtung der elektromagnetischen Kraft mit der Wirkrichtung des gemessenen Drucks übereinstimmen, die elektromagnetische Kraft bewirkt dann eine Absenkung des eingeregelten Drucks.To do this, the effective direction of the electromagnetic force must match the effective direction of the measured pressure; the electromagnetic force then causes the regulated pressure to drop.

Die Druckschriften DE 102 37 801 B4 und EP 1 350 930 B1 zeigen solche Pumpenregelungen.The pamphlets DE 102 37 801 B4 and EP 1 350 930 B1 show such pump regulations.

In der Beschreibung der Druckregelung wurde eine Druckregelung mit 3-WegeVentil erläutert, es gibt auch vorgesteuerte Druckregelungen mit einem 4-WegeVentil, bei denen zwei Kolbenflächen angesteuert werden.In the description of the pressure control, a pressure control with a 3-way valve was explained. There are also pilot-operated pressure controls with a 4-way valve, in which two piston areas are controlled.

Bei Druckregelventilen mit elektromagnetischer Verstellung muss auf die begrenzte Kraft von Elektromagneten Rücksicht genommen werden, daher findet man Druckregelventile, die nur eine Teilfläche des Ventilkolbenquerschnitts mit dem Druck der Pumpe beaufschlagen und dementsprechend eine schwächere Feder und einen schwächeren Elektromagneten verwenden können.In the case of pressure control valves with electromagnetic adjustment, the limited force of electromagnets must be taken into account, which is why there are pressure control valves that only apply the pressure of the pump to a partial area of the valve piston cross section and can therefore use a weaker spring and a weaker electromagnet.

Diese Reduzierung der wirksamen Fläche erreicht man beispielsweise durch den Einsatz eines Stufenkolbens als Ventilschieber und dementsprechend den Einsatz einer gestuften Hülse als Ventilhülse, wie in der Druckschrift DE 10 2007 033 146 B4 angegeben.This reduction in the effective area is achieved, for example, by using a stepped piston as the valve slide and, accordingly, by using a stepped sleeve as the valve sleeve, as in the publication DE 10 2007 033 146 B4 specified.

Die Herstellung der gestuften Hülse und des Stufenkolbens verursachen einen hohen Fertigungsaufwand in der Serienfertigung, weil zur Bearbeitung der gestuften Hülse Sonderwerkzeuge verwendet werden müssen und weil der Stufenkolben nicht im Durchlauf geschliffen werden kann. Im Betrieb eines Druckregelventils mit einem Stufenkolben besteht eine erhöhte Gefahr eines Verklemmens, wenn die Fluchtung der gestuften Durchmesserbereiche zueinander nicht eine sehr hohe Genauigkeit aufweist, was den Fertigungsaufwand weiter erhöht.The production of the stepped sleeve and the stepped piston cause high manufacturing costs in series production because special tools are used to process the stepped sleeve and because the stepped piston cannot be ground in one go. In the operation of a pressure control valve with a stepped piston, there is an increased risk of jamming if the stepped diameter areas are not aligned with one another with very high accuracy, which further increases the manufacturing complexity.

Die EP 3 098 403 B1 offenbart eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Versorgung eines Systems mit einem Druckmedium, beispielsweise eine Steuereinrichtung zur Regelung des Öldrucks in einer Brennkraftmaschine.the EP 3 098 403 B1 discloses a control device for controlling the supply of a system with a pressure medium, for example a control device for regulating the oil pressure in an internal combustion engine.

Die US 2007/ 0056644 A1 offenbart einen Schieber für eine Ventilanordnung. Der Schieber umfasst einen Zwischenabschnitt, der so angepasst ist, dass dieser eine Steuerkammer mit einem Ventilkörper bildet, und einen ersten Endabschnitt, der so angepasst ist, dass dieser eine erste Dämpferkammer mit dem Ventilkörper bildet, wobei die Steuerkammer in hydraulischer Verbindung mit der ersten Dämpferkammer steht, so dass die hydraulische Verbindung die Bewegung des Schiebers innerhalb des Ventilkörpers dämpft.US 2007/0056644 A1 discloses a slide for a valve arrangement. The spool includes an intermediate portion adapted to form a control chamber with a valve body and a first end portion adapted to form a first damper chamber with the valve body, the control chamber in hydraulic communication with the first damper chamber so that the hydraulic connection dampens the movement of the spool within the valve body.

Die DE 102 41 449 A1 offenbart ein elektromagnetisches Druckregelventil, insbesondere für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Aktuatoreinheit, die eine Magnetspule und einen axial verschieblich geführten Anker umfaßt, der zur Betätigung eines Schiebers dient, der einen Fluidstrom zwischen einem Zulaufanschluß P, einem Verbraucheranschluß A und einem Rücklaufanschluß Tx steuert. Eine Hubübertragung von dem Anker auf den Schieber erfolgt mittels einer vorgespannten Feder, die zwischen dem Anker und dem Schieber angeordnet ist.the DE 102 41 449 A1 discloses an electromagnetic pressure control valve, in particular for an automatic transmission of a motor vehicle, with an actuator unit arranged in a housing, which includes a magnetic coil and an axially displaceably guided armature, which is used to actuate a slide that controls a fluid flow between an inlet connection P, a consumer connection A and a return port Tx. A stroke transmission from the armature to the slide takes place by means of a prestressed spring which is arranged between the armature and the slide.

Die DE 23 57 801 A1 offenbart einen Druckregler für eine verstellbare Pumpe, deren Verstellglied von zwei vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagten Kolben verschiedenen Durchmessers eingestellt wird, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Verstellglieds anliegen, wobei der Förderdruck über einen von einem Steuerventil gesteuerten Kanal auf einen der beiden in je einer Bohrung gleitenden Kolben einwirkt.the DE 23 57 801 A1 discloses a pressure regulator for an adjustable pump, the adjustment element of which is adjusted by two pistons of different diameters which are acted upon by the delivery pressure of the pump and which rest on diametrically opposite points on the adjustment element, the delivery pressure being applied to one of the two in each case via a channel controlled by a control valve Bore sliding piston acts.

Die DE 34 43 265 A1 offenbart ein Regelventil für eine Verstellpumpe deren Verstelleinrichtung von zwei gegensinnig auf mindestens einen Stellkolben einwirkenden Drücken betätigbar ist, von denen der eine der Pumpendruck und der andere ein Steuerdruck ist. Das Regelventil, das den Steuerdruck in einem Steuerraum der Verstelleinrichtung regelt, weist einen Regelkolben auf, der von einer Regelfeder und gegensinnig vom Stößel eines Proportionalmagneten beaufschlagt ist, und der einen Regelkolbenabschnitt aufweist, mit dem entsprechend der Ansteuerung des Proportionalmagneten der Steuerraum der Verstelleinrichtung zur Einstellung eines gewünschten Druckes in der Pumpenförderleitung wahlweise mit der Druckseite der Verstellpumpe oder mit einem zum Tank führenden Ablaufkanal verbunden wird.the DE 34 43 265 A1 discloses a control valve for a variable displacement pump whose adjustment device can be actuated by two pressures acting in opposite directions on at least one actuating piston, one of which is the pump pressure and the other is a control pressure. The control valve, which controls the control pressure in a control chamber of the adjustment device, has a control piston which is acted upon by a control spring and, in the opposite direction, by the plunger of a proportional magnet, and which has a control piston section with which the control chamber of the adjustment device is used for setting in accordance with the actuation of the proportional magnet a desired pressure in the pump delivery line is optionally connected to the pressure side of the variable displacement pump or to a discharge channel leading to the tank.

Aufgabe:Task:

Der Stufenkolben und die gestufte Hülse sollen vermieden werden, bei sonst gleicher oder sehr ähnlicher Funktion des Druckregelventils. Insbesondere soll die Verminderung der wirksamen Fläche des Ventilschiebers erhalten bleiben. Vorzugsweise soll die von dem Elektromagneten aus betrachtete Reihenfolge der Anschlüsse P, A und T lauten. Weiter vorzugsweise soll der Raum zwischen dem Ventilschieber und dem Elektromagneten mit dem Anschluss T verbunden sein, ohne einen weiteren äußeren Anschluss.The stepped piston and the stepped sleeve should be avoided, with the otherwise identical or very similar function of the pressure control valve. In particular, the reduction in the effective area of the valve slide should be retained. Preferably, the order of terminals as viewed from the electromagnet should be P, A, and T. More preferably, the space between the valve slide and the electromagnet should be connected to the connection T, without a further external connection.

Lösung:Solution:

Die Hauptaufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst, die weiteren Ansprüche lösen die Nebenaufgaben und führen die technische Lehre der Erfindung weiter aus.The main task is solved by the features of the first patent claim, the further claims solve the secondary tasks and elaborate on the technical teaching of the invention.

Die Verstellpumpe wird in bekannter Weise von einem Druckregelventil auf einen vorgegebenen Regeldruck eingestellt. Dabei wird der Druck am Auslass der Verstellpumpe sowohl als Messwert als auch als Versorgungsdruck dem Druckregelventil zugeführt, und zwar am Anschluss P. Der Anschluss T des Druckregelventils ist mit dem Tank verbunden.The variable displacement pump is adjusted in a known manner to a predetermined control pressure by a pressure control valve. The pressure at the outlet of the variable displacement pump is fed to the pressure control valve both as a measured value and as supply pressure, namely at port P. Port T of the pressure control valve is connected to the tank.

Das Druckregelventil enthält einen Ventilschieber und eine Ventilhülse, beide weisen keine Stufung des Durchmessers auf.The pressure control valve contains a valve spool and a valve sleeve, both of which have no diameter increments.

Ein Verstellzylinder der Verstellpumpe ist für seine größere Kolbenfläche mit dem Anschluss A des Druckregelventils verbunden, für seine kleinere Kolbenfläche unmittelbar mit dem Druck am Auslass der Verstellpumpe. Wenn die kleinere Kolbenfläche die Hälfte der Fläche der größeren Kolbenfläche aufweist, stellt sich im eingeregelten Gleichgewichtszustand an der größeren Kolbenfläche der hälftige Druck des Pumpenauslasses ein.A variable displacement cylinder of the variable displacement pump is connected to port A of the pressure control valve for its larger piston area, and directly to the pressure at the outlet of the variable displacement pump for its smaller piston area. If the smaller piston area has half the area of the larger piston area, half the pressure of the pump outlet occurs in the adjusted state of equilibrium at the larger piston area.

Wenn der Druck am Pumpenauslass niedriger ist als ein durch eine Feder vorgegebener Solldruck, verlagert sich der Ventilschieber des Druckregelventils von der Feder weg und gibt einen Querschnitt für einen Durchfluss von dem Anschluss A zum Anschluss T frei. Das bewirkt eine Bewegung des Verstellzylinders, mit der Folge einer Vergrößerung des Förderstroms der Verstellpumpe.When the pressure at the pump outlet is lower than a set pressure set by a spring, the spool of the pressure control valve moves away from the spring and opens an area for flow from port A to port T. This causes the adjustment cylinder to move, resulting in an increase in the delivery flow of the adjustment pump.

Wenn der Druck am Pumpenauslass höher ist als der durch die Feder vorgegebene Solldruck, verlagert sich der Ventilschieber zur Feder hin und gibt einen Querschnitt für einen Durchfluss von dem Anschluss P zum Anschluss A frei. Das bewirkt eine Bewegung des Verstellzylinders, mit der Folge einer Verminderung des Förderstroms der Verstellpumpe.When the pressure at the pump outlet is higher than the set pressure set by the spring, the valve spool moves towards the spring and opens an area for flow from port P to port A. This causes the adjustment cylinder to move, resulting in a reduction in the delivery flow of the adjustment pump.

Die Messung des Drucks am Pumpenauslass erfolgt in dem Druckregelventil an einem Hilfsschieber oder an einer Mehrzahl von Hilfsschieber. Die wirksame Fläche des Hilfsschiebers oder der Mehrzahl von Hilfsschieber ist kleiner als die Querschnittsfläche des Ventilschiebers, dadurch wird die Federkraft zur Vorgabe des Regeldrucks niedrig gehalten, ohne dass es dazu einer Stufung der Durchmesser des Ventilschiebers und der Ventilhülse bedarf. Auch die Gefahr eines Verklemmens des Ventilschiebers in der Ventilhülse wird gemindert.The pressure at the pump outlet is measured in the pressure control valve on an auxiliary slide or on a plurality of auxiliary slides. The effective area of the auxiliary spool or the plurality of auxiliary spools is smaller than the cross-sectional area of the valve spool, as a result the spring force for specifying the control pressure is kept low without the need for stepping the diameters of the valve spool and the valve sleeve. The risk of the valve slide jamming in the valve sleeve is also reduced.

Wenn die Reihenfolge der Anschlüsse an dem Druckregelventil von der Betätigungsseite aus P, A, T lauten soll, muss bei einer drückenden Betätigung durch einen Elektromagneten der Hilfsschieber auf der Seite des Ventilschiebers angebracht sein, die dem Elektromagneten zugewandt ist. Dabei kann nur entweder eine Kolbenstange des Elektromagneten oder der Hilfsschieber zentrisch angeordnet sein.If the order of the connections on the pressure control valve is to be P, A, T from the actuation side, the auxiliary spool must be fitted on the side of the valve spool facing the electromagnet in the case of pushing actuation by an electromagnet. In this case, only either a piston rod of the electromagnet or the auxiliary slide can be arranged centrally.

Es werden im Folgenden drei Ausführungen des Druckregelventils beschrieben, die die gestellte Aufgabe lösen.Three versions of the pressure control valve that solve the task are described below.

In der ersten Ausführung ist der Hilfsschieber zentrisch angeordnet und die Kraft des Elektromagneten wird durch eine Mehrzahl von außermittig angeordneten Druckstiften von dem Magnetanker auf den Ventilschieber übertragen.In the first embodiment, the auxiliary spool is arranged centrally and the force of the electromagnet is transmitted from the armature to the valve spool by a plurality of eccentrically arranged pressure pins.

In einer zweiten Ausführung, welche nicht zur Erfindung gehört, wird die Magnetkraft von einer Ankerstange mittig auf den Ventilschieber übertragen und eine Mehrzahl von Hilfsschiebern ist außermittig angeordnet.In a second embodiment, which does not belong to the invention, the magnetic force is transmitted centrally to the valve spool by an armature rod and a plurality of auxiliary spools are arranged eccentrically.

Die Hilfsschieber stützen sich jeweils auf einem Flansch ab, der mit der Ventilhülse fest verbunden ist und von der Ankerstange oder den Druckstiften gleitend durchdrungen wird.The auxiliary slides are each supported on a flange which is firmly connected to the valve sleeve and is slidably penetrated by the anchor rod or the pressure pins.

In einer dritten Ausführung, welche nicht zur Erfindung gehört, wird nicht ein drückender, sondern ein ziehender Elektromagnet verwendet. Dabei ist die Feder auf der anderen Seite des Druckregelventils angeordnet, nämlich gegen die vom Ventilschieber abgewandte Stirnfläche des Magnetankers drückend, damit sie der Kraft des Elektromagneten entgegenwirkt.In a third embodiment, which does not belong to the invention, a pulling electromagnet is used instead of a pushing one. The spring is arranged on the other side of the pressure control valve, namely pressing against the end face of the magnet armature facing away from the valve slide, so that it counteracts the force of the electromagnet.

Dementsprechend ist der Hilfsschieber auch auf der anderen Seite des Ventilschiebers angeordnet, er drückt jetzt den Ventilschieber wieder gegen die Feder und stützt sich dabei an einem Flansch ab.Accordingly, the auxiliary slide is also arranged on the other side of the valve slide, it now presses the valve slide against the spring again and is supported on a flange.

Die Steuerkanten des Ventilschiebers müssen bei dieser Ausführung anders ausgeführt werden, nämlich außenliegend und nicht wie bei den ersten beiden Ausführungen innenliegend. Damit ist wieder bewirkt, dass bei einer Verlagerung des Ventilschiebers aus der mittigen Lage zur Feder hin die Anschlüsse P und T verbunden werden.The control edges of the valve slide must be designed differently in this design, namely on the outside and not on the inside as in the first two designs. This means that when the valve slide moves from the central position towards the spring, ports P and T are connected.

Bei allen drei Ausführungen müssen die Hilfsschieber auf der Seite, auf der sie im Ventilschieber aufgenommen sind, mit dem Druck des Anschlusses P beaufschlagt werden, wenn sie ihre Kraft ausüben sollen. Bei der ersten und bei der dritten Ausführung sind dazu Bohrungen im Ventilschieber erforderlich, bei der zweiten Ausführung überschneiden sich die Aufnahmebohrungen für die Hilfsschieber mit einer Nut, die den betreffenden Druck ohnehin führt.In all three versions, the auxiliary spools must be subjected to the pressure of port P on the side on which they are accommodated in the valve spool if they are to exert their force. In the first and in the third design, bores in the valve slide are required for this, in the second design, the receiving bores for the auxiliary slides overlap with a groove that guides the pressure in question anyway.

Der Raum zwischen dem Ventilschieber und dem Magnetanker muss mit dem Anschluss T verbunden sein, damit sich dort kein Staudruck durch eine Bewegung des Ventilschiebers oder durch Spaltleckage einstellt. Diese Verbindung wird jeweils durch eine Längsbohrung im Ventilschieber hergestellt, um einen weiteren Anschluss zu vermeiden.The space between the valve spool and the magnet armature must be connected to port T so that no dynamic pressure occurs there due to movement of the valve spool or gap leakage. This connection is made through a longitudinal bore in the valve spool in order to avoid an additional connection.

Anwendung:Use:

Druckregelventile der beschriebenen Art werden zur Ansteuerung von regelbaren Schmierölpumpen für Verbrennungsmotoren verwendet.Pressure control valves of the type described are used to control controllable lubricating oil pumps for internal combustion engines.

Bilder:Pictures:

  • 1 zeigt die schematische Anordnung und die fluidische Verbindung der Verstellpumpe und des Druckregelventils 1 shows the schematic arrangement and the fluidic connection of the variable displacement pump and the pressure control valve
  • 2 zeigt die erste Ausführung des Druckregelventils mit einem zentrischen Hilfsschieber bei einer Anwendung eines drückenden Elektromagneten 2 shows the first version of the pressure control valve with a central auxiliary slide when using a pressing electromagnet
  • 3 zeigt die zweite Ausführung des Druckregelventils mit einer Mehrzahl von Hilfsschiebern bei einer Anwendung eines drückenden Elektromagneten 3 shows the second embodiment of the pressure control valve with a plurality of auxiliary slides when using a pressing electromagnet
  • 4 zeigt die dritte Ausführung des Druckregelventils mit einem zentrischen Hilfsschieber bei einer Anwendung eines ziehenden Elektromagneten. 4 shows the third embodiment of the pressure control valve with a central auxiliary slide when using a pulling electromagnet.

Beispielhafte Ausführung:Exemplary execution:

Das von einem Elektromagneten (3) betätigte Druckregelventil (1) dient zur Verstellung einer Verstellpumpe (2) gemäß 1. Der Druck am Auslass der Verstellpumpe (2) dient sowohl zur Versorgung des Druckregelventils (1) mit einem Arbeitsdruck, zur Bereitstellung eines zu messender Druck für das Druckregelventil (1) als auch zur Bereitstellung eines Stelldrucks für die kleinere Kolbenfläche des Verstellzylinders (6) der Verstellpumpe (2).The pressure control valve (1) actuated by an electromagnet (3) is used to adjust a variable displacement pump (2) according to 1 . The pressure at the outlet of the variable displacement pump (2) serves both to supply the pressure control valve (1) with working pressure, to provide a pressure to be measured for the pressure control valve (1) and to provide an actuating pressure for the smaller piston area of the adjustment cylinder (6). variable displacement pump (2).

Das Druckregelventil (1) enthält eine Ventilhülse (4) und einen Ventilschieber (5), wobei die Ventilhülse (4) mindestens drei fluidische Anschlüsse aufweist, nämlich die Anschlüsse T, A und P.The pressure control valve (1) contains a valve sleeve (4) and a valve slide (5), with the valve sleeve (4) having at least three fluid connections, namely the connections T, A and P.

Der Anschluss T ist mit einem Tank, der Anschluss A mit der größeren Kolbenfläche des Verstellzylinders (6) der Verstellpumpe (2) und der Anschluss P mit dem Auslass der Verstellpumpe (2) verbunden.Port T is connected to a tank, port A to the larger piston area of the variable cylinder (6) of the variable pump (2), and port P to the outlet of the variable pump (2).

Der Ventilschieber (5) nimmt mindestens einen Hilfsschieber (7) auf, der ventilschieberseitig mit dem Druck des Anschlusses (P) beaufschlagt ist und der sich auf der von dem Ventilschieber (5) abgewandten Seite an der Ventilhülse (4) oder an einem mit der Ventilhülse (4) fest verbundenen Flansch (8) abstützt.The valve spool (5) accommodates at least one auxiliary spool (7), which is acted upon by the pressure of port (P) on the valve spool side and which is located on the side facing away from the valve spool (5) on the valve sleeve (4) or on one with the Valve sleeve (4) firmly connected flange (8) supports.

Dabei übt der auf den Hilfsschieber (7) wirkende Druck auch eine Druckkraft auf den Ventilschieber (5) aus, deren Wirkfläche kleiner ist als die Querschnittsfläche des Ventilschiebers (5).The pressure acting on the auxiliary slide (7) also exerts a compressive force on the valve slide (5), the effective area of which is smaller than the cross-sectional area of the valve slide (5).

Vorzugsweise nehmen die Anschlüsse T, A und P von dem Elektromagneten (3) aus betrachtet die Reihenfolge P, A und T ein. Dabei gibt der Ventilschieber (5) bei einer Auslenkung aus einer mittleren Lage gegen die Feder (9) einen Durchfluss vom Anschluss P zum Anschluss A frei, und bei einer Auslenkung aus der mittleren Lage mit der Kraft der Feder (9) einen Durchfluss vom Anschluss A zum Anschluss T. Die Bilder 2, 3 und 4 zeigen jeweils die mittlere Lage des Ventilschiebers, die sich einstellt, wenn sich die Regeleinrichtung aus Verstellpumpe und Druckregelventil in einem ausgeglichenen und eingeschwungenen Zustand befindet.Preferably, the terminals T, A and P take the order P, A and T viewed from the electromagnet (3). The valve spool (5) releases a flow from port P to port A when it is deflected from a middle position against the spring (9), and when it is deflected from the middle position with the force of the spring (9), a flow from the port A to terminal T. The pictures 2 , 3 and 4 each show the middle position of the valve slide, which occurs when the control device consisting of variable displacement pump and pressure control valve is in a balanced and steady state.

In einer ersten Ausführung des Druckregelventils (1) gemäß 2 drückt ein Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) den Ventilschieber (5) gegen eine Feder (9) in die Richtung des Anschlusses T. Dabei drückt der ventilschieberseitige Druck an dem einen Hilfsschieber (7), nämlich der Druck am Anschluss P, ebenfalls den Ventilschieber (5) gegen die Feder (9). Der Hilfsschieber (7) stützt sich dabei elektromagnetseitig an dem Flansch (8) ab, der als Stopfen ausgebildet ist, und der Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) beaufschlagt den Ventilschieber (5) mittels einer Mehrzahl von Druckstiften (15), die den Flansch (8) gleitend durchdringen.In a first embodiment of the pressure control valve (1) according to 2 An armature (14) of the electromagnet (3) presses the valve spool (5) against a spring (9) in the direction of port T. The pressure on the valve spool side also presses on one auxiliary spool (7), namely the pressure at port P the valve spool (5) against the spring (9). The auxiliary slide (7) is supported on the electromagnetic side on the flange (8), which is designed as a plug, and the magnet armature (14) of the electromagnet (3) acts on the valve slide (5) by means of a plurality of pressure pins (15). penetrate the flange (8) slidingly.

In einer zweiten Ausführung gemäß 3 drückt der Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) den Ventilschieber (5) gegen eine Feder (9) in die Richtung des Anschlusses T.In a second embodiment according to 3 the armature (14) of the electromagnet (3) pushes the valve spool (5) against a spring (9) in the direction of port T.

Dabei drückt die Druckkraft einer Mehrzahl von Hilfsschiebern (7), die ventilschieberseitig mit dem Druck am Anschluss P verbunden sind, ebenfalls den Ventilschieber gegen die Feder (9), und die Hilfsschieber (7) stützen sich elektromagnetseitig an dem Flansch (8) ab, das als Buchse ausgebildet ist. Dabei beaufschlagt der Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) drückend den Ventilschieber (5) mittels einer Ankerstange (10), die den Flansch (8) gleitend durchdringt.The pressure force of a number of auxiliary slides (7), which are connected to the pressure at port P on the valve slide side, also presses the valve slide against the spring (9), and the auxiliary slides (7) are supported on the electromagnetic side on the flange (8), which is designed as a socket. The magnet armature (14) of the electromagnet (3) presses the valve slide (5) by means of an armature rod (10) which penetrates the flange (8) in a sliding manner.

In einer dritten Ausführung gemäß 4 zieht ein Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) den Ventilschieber (5) gegen eine Feder (9) in die Richtung des Anschlusses P.In a third embodiment according to 4 An armature (14) of the electromagnet (3) pulls the valve spool (5) against a spring (9) in the direction of port P.

Dabei drückt die Druckkraft des Hilfsschiebers (7), der ventilschieberseitig von dem Druck am Anschluss P beaufschlagt ist, den Ventilschieber in die Richtung zum Elektromagneten (3) hin.The pressure force of the auxiliary spool (7), which is acted upon by the pressure at port P on the valve spool side, pushes the valve spool in the direction of the electromagnet (3).

Dabei stützt sich der Hilfsschieber (7) sich an dem Flansch (8) ab, der als Stopfen in dem von dem Elektromagneten abgewandten Teil der Ventilhülse (4) befestigt ist.The auxiliary slide (7) is supported on the flange (8), which is fastened as a plug in the part of the valve sleeve (4) facing away from the electromagnet.

Und der Elektromagnet (3) zieht den Ventilschieber (5) mittels einer Ankerstange (10), die sowohl mit dem Magnetanker (14) als auch mit dem Ventilschieber (5) fest verbunden ist.And the electromagnet (3) pulls the valve spool (5) by means of an armature rod (10) which is firmly connected to both the magnet armature (14) and the valve spool (5).

Dabei ist die Feder (9) auf der von dem Ventilschieber (5) abgewandten Seite des Magnetankers (14) angeordnet und drückt den Magnetanker (14) in die Richtung zum Ventilschieber (5) hin.The spring (9) is arranged on the side of the magnet armature (14) facing away from the valve slide (5) and presses the magnet armature (14) in the direction of the valve slide (5).

In allen drei Ausführungen ist vorzugsweise ein elektromagnetseitig dem Ventilschieber (5) benachbarter Raum (16) in der Ventilhülse (4) durch eine Bohrung (12) in dem Ventilschieber (5) mit dem Anschluss T verbunden.In all three versions, a space (16) in the valve sleeve (4) adjacent to the valve slide (5) on the electromagnetic side is preferably connected to the port T through a bore (12) in the valve slide (5).

In den Ausführungen gemäß 2 und gemäß 4 ist vorzugsweise mindestens ein in dem Ventilschieber (5) angeordneter Raum (17), der den mindestens einen Hilfsschieber (7) so aufnimmt, dass dieser ausweichen kann, mit dem Anschluss P durch eine in dem Ventilschieber (5) verlaufende Bohrung (12) verbunden. In der Ausführung gemäß 3 ist die Bohrung (12) nicht erforderlich, um den Druck am Anschluss P auf die ventilschieberseitigen Endflächen der Hilfsschieber (7) zu leiten.In the statements according to 2 and according to 4 preferably at least one space (17) arranged in the valve slide (5), which accommodates the at least one auxiliary slide (7) in such a way that it can deviate, is connected to port P through a bore (12) running in the valve slide (5). . In the execution according to 3 the bore (12) is not required to direct the pressure at port P to the end faces of the auxiliary spools (7) on the valve spool side.

Die Feder (9) ist vorteilhafterweise durch eine verschiebliche Federauflage (13) in ihrer Federkraft verstellbar, wie in 4 dargestellt ist. Dabei muss die Kraft zum Verschieben der Federauflage erheblich größer sein als die größte im Betrieb des Druckregelventils auftretende Federkraft.The spring (9) can advantageously be adjusted in terms of its spring force by means of a displaceable spring support (13), as shown in 4 is shown. In this case, the force for moving the spring seat must be considerably greater than the greatest spring force occurring during operation of the pressure control valve.

Bezugszeichenlistereference list

11
Druckregelventilpressure control valve
22
Verstellpumpevariable displacement pump
33
Elektromagnetelectromagnet
44
Ventilhülsevalve sleeve
55
Ventilschiebervalve spool
66
Verstellzylinderadjustment cylinder
77
Hilfsschieberauxiliary slide
88th
Flansch zur AbstützungFlange for support
99
Federfeather
1010
Ankerstangeanchor rod
1111
Bohrung im Ventilschieberbore in the valve spool
1212
Bohrung im Ventilschieberbore in the valve spool
1313
Federauflagespring pad
1414
Magnetankermagnet anchor
1515
Druckstiftpressure pin
1616
Raumspace
1717
Raumspace

Claims (3)

Von einem Elektromagneten (3) betätigtes Druckregelventil (1) zur Verstellung einer Verstellpumpe (2), mit einer Ventilhülse (4) und einem Ventilschieber (5), wobei die Ventilhülse (4) mindestens drei fluidische Anschlüsse aufweist, nämlich die Anschlüsse T, A und P, und wobei der Anschluss T mit einem Tank, der Anschluss A mit einem Verstellzylinder (6) der Verstellpumpe (2) und der Anschluss P mit einem Auslass der Verstellpumpe (2) verbunden sind, wobei der Ventilschieber (5) mindestens einen Hilfsschieber (7) aufnimmt, der ventilschieberseitig mit dem Druck des Anschlusses (P) beaufschlagt ist und der sich auf der von dem Ventilschieber (5) abgewandten Seite an einem mit der Ventilhülse (4) fest verbundenen Flansch (8) abstützt, wobei der auf den mindestens einen Hilfsschieber (7) wirkende Druck eine Druckkraft auf den Ventilschieber (5) ausübt, deren Wirkfläche kleiner ist als eine Querschnittsfläche des Ventilschiebers (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse T, A und P von dem Elektromagneten (3) aus betrachtet die Reihenfolge P, A und T einnehmen, wobei der Ventilschieber (5) bei einer Auslenkung aus einer mittleren Lage gegen eine Feder (9) einen Durchfluss vom Anschluss P zum Anschluss A freigibt und bei einer Auslenkung aus einer mittleren Lage mit der Kraft der Feder (9) einen Durchfluss vom Anschluss A zum Anschluss T freigibt, wobei ein Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) den Ventilschieber (5) gegen die Feder (9) in die Richtung des Anschlusses T drückt, wobei der ventilschieberseitige Druck an dem einen Hilfsschieber (7), nämlich der Druck am Anschluss P, ebenfalls den Ventilschieber (5) gegen die Feder (9) drückt, und wobei der Hilfsschieber (7) sich elektromagnetseitig an dem Flansch (8) abstützt, der als Stopfen ausgebildet ist, und wobei der Magnetanker (14) des Elektromagneten (3) den Ventilschieber (5) mittels einer Mehrzahl von Druckstiften (15) beaufschlagt, die den Flansch (8) gleitend durchdringen.Pressure control valve (1) actuated by an electromagnet (3) for adjusting a variable displacement pump (2), with a valve sleeve (4) and a valve slide (5), the valve sleeve (4) having at least three fluid connections, namely the connections T, A and P, and where port T is connected to a tank, port A is connected to a variable cylinder (6) of the variable pump (2) and port P is connected to an outlet of the variable pump (2), the valve slide (5) having at least one auxiliary slide (7) which is acted upon by the pressure of port (P) on the valve spool side and which is supported on the side facing away from the valve spool (5) on a flange (8) firmly connected to the valve sleeve (4), with the pressure on the pressure acting on at least one auxiliary slide (7) exerts a compressive force on the valve slide (5), the effective area of which is smaller than a cross-sectional area of the valve slide (5), characterized in that the ports T, A and P viewed from the electromagnet (3) assume the sequence P, A and T, with the valve slide (5) releasing a flow from port P to port A when deflected from a central position against a spring (9) and when deflected from In a middle position, the force of the spring (9) releases a flow from port A to port T, with an armature (14) of the electromagnet (3) pressing the valve spool (5) against the spring (9) in the direction of port T , whereby the pressure on the valve spool side at one auxiliary spool (7), namely the pressure at port P, also presses the valve spool (5) against the spring (9), and the auxiliary spool (7) is supported on the flange (8) on the electromagnetic side , which is designed as a plug, and wherein the magnet armature (14) of the electromagnet (3) acts on the valve slide (5) by means of a plurality of pressure pins (15) which penetrate the flange (8) in a sliding manner. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektromagnetseitig dem Ventilschieber (5) benachbarter Raum (16) in der Ventilhülse (4) durch eine Bohrung (12) in dem Ventilschieber (5) mit dem Anschluss T verbunden ist.pressure control valve claim 1 , characterized in that a space (16) in the valve sleeve (4) adjacent to the valve slide (5) on the electromagnetic side is connected to the port T through a bore (12) in the valve slide (5). Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in dem Ventilschieber (5) angeordneter Raum (17), der den mindestens einen Hilfsschieber (7) so aufnimmt, dass dieser ausweichen kann, mit dem Anschluss P durch eine in dem Ventilschieber (5) verlaufende Bohrung (11) verbunden ist.Pressure control valve according to one of the preceding claims, characterized in that at least one space (17) arranged in the valve slide (5) and accommodating the at least one auxiliary slide (7) in such a way that it can deviate, is connected to port P by a valve slide (5) extending bore (11) is connected.
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