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Die
Erfindung betrifft ein Druckregelventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Aus
der
DE 197 33 660
A1 ist ein Druckregelventil bekannt, welches über einen
Zulaufdruckanschluß mit
einem Druckmittel versorgt wird. Ein Regeldruckanschluß sowie
ein Verbraucherdruckanschluß bilden
Ausgänge
des Druckregelventiles. Die vorgenannten Druckanschlüsse stehen
zumindest in ausgewählten
Betriebszuständen
in hydraulischer Verbindung. Ein Elektromagnet mit einem Anker bildet
einen Aktuator, nach dessen Maßgabe
ein Ventilelement in eine translatorische Verschieberichtung verschiebbar
ist. Über
das Ventilelement können
die Strömungsverhältnisse
zwischen dem Zulaufdruckanschluß,
dem Regeldruckanschluß und
dem Verbraucherdruckanschluß im
Bereich eines Ventilsitzes derart geregelt werden, dass ein möglichst
exakter Regeldruck einstellbar ist.
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In
der
DE 100 48 938
A1 ist ein Druckregelventil mit einem Ventilelement in
Form eines Ventilgliedes, welches mit einem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen des
Druckregelventils zusammenwirkt, beschrieben. In einer Ausführungsform
des Druckregelventils weist das Ventilglied einen Fortsatz in Form
eines Zapfens auf, der durch den Ventilsitz hindurchragt. Der Zapfen
reicht in einen Regeldruckraum in Form eines Anschlußraums hinein.
Auf den Zapfen wirkt damit mit der Regeldruck.
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Aus
der
DE 196 54 305
A1 ist ein Druckregelventil in Form eines Schieberventils
bekannt. Ein Ventilelement in Form eines Ventilstößels ist
mit einem Steuerschieber verbunden. Über eine Eingangsdruck-Rückkopplungsöffnung wirkt
auf eine Wirkfläche
des Steuerschiebers der Zulaufdruck. Prinzipbedingt weist das Druckregelventil
keinen Ventilsitz auf.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelventil vorzuschlagen,
welches bei statischen und/oder dynamischen Be triebsbedingungen eine
exaktere Einstellung des Regeldruckes erlaubt und insbesondere unempfindlich
gegen Schwankungen des Zulaufdrucks ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
ein Druckregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen haben gezeigt, dass der
Zulaufdruck Schwankungen unterworfen ist, welche Abweichungen des
Regeldruckes von einem Solldruck zur Folge haben. Für einen
Einsatz eines Druckregelventiles in Hydrauliksteuerungen von Automatikgetrieben
eines Kraftfahrzeuges sind diese Druckschwankungen beispielsweise
durch Volumenstromengpässe
bei Ausrollschaltungen und/oder Temperaturschwankungen bedingt.
Dieser Erkenntnis trägt
die Erfindung dadurch Rechnung, dass ein Kompensationselement zur
Kompensation von Auswirkungen etwaiger Schwankungen des Zulaufdruckes
auf die Druckverhältnisse
am Verbraucherdruckanschluß und/oder am
Regeldruckanschluß vorgesehen
ist. Hierdurch stellt sich unabhängig
vom vorliegenden Zulaufdruck ein verbesserter, insbesondere exakt
dem gewünschten
Regeldruck entsprechender, Regeldruck ein. Dieses kann auch erzielt
werden, wenn die Anforderungen an die Konstanz bzw. Exaktheit des
vorliegenden Zulaufdruckes gesenkt werden, so dass die den Zulaufdruck
gewährleistenden
Einrichtungen vereinfacht ausgebildet sein können.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement
mechanisch mit dem Ventilelement verbunden ist und über eine
quer zur Verschieberichtung orientierte Stirnfläche verfügt, welche in einen Zulaufdruckraum
hineinragt. An der Stirnfläche
wirkt der Zulaufdruck, so dass in Verschieberichtung des Ventilelementes
eine Kraft erzeugt wird, welche vom Zulaufdruck abhängig ist.
Bei einer Schwankung des Zulaufdruckes, welche die Kraftverhältnisse
am Ventilkörper
verändert,
kann durch eine veränderte
Kraft an der Stirnfläche
der Einfluss der Zulaufdruckschwankung minimiert bzw. aufgehoben
werden. Diese mechanische Ausbildung des Kompensationselementes
stellt eine besonders einfache Realisierung der Erfindung dar, da
eine (zusätzliche)
Steuer- und Regeleinrichtung vermieden ist.
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Gemäß der Erfindung
stehen der Zulaufdruckraum und ein Regeldruckraum über einen
Verbindungskanal in Wirkverbindung. Die Stirnfläche ist erfindungsgemäß einem
Fühlstift
zugeordnet, welcher durch den Verbindungskanal hindurchragt. Im einfachsten
Fall ist der Fühlstift
als Fortsatz des Ventilelementes in Verschieberichtung ausgebildet.
Der Verbindungskanal ist in diesem Fall multifunktional ausgebildet,
da er einerseits zur (hydraulischen) Verbindung des Zulaufdruckraumes
und des Regeldruckraumes dient und andererseits zur Überleitung des
Fühlstiftes
in den Zulaufdruckraum dient. Eine Abdichtung einer Übertrittsbohrung
des Fühlstiftes
in den Zulaufdruckraum erübrigt
sich bei dieser erfindungsgemäßen Gestaltung.
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Gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckregelventiles
ist der Verbindungskanal hohlzylinderförmig ausgebildet und im Innenbereich
durch die Mantelfläche
des Fühlstiftes
sowie im Außenbereich
durch eine Bohrung einer gehäusefesten
Wandung begrenzt. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine derartige
Ausgestaltung des Stömungsquerschnittes
vom Zulaufdruckraum in den Regeldruckraum besonders vorteilhaft
ist.
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Von
weiterem Vorteil ist eine Ausgestaltung des Druckregelventiles,
gemäß welcher
im Druckregelraum eine Prallplatte zwischen einem Verbindungskanal
zwischen Zulaufdruckraum und Regeldruckraum sowie dem Ventilsitz
vorgesehen ist. Es hat sich gezeigt, dass ein durch den Verbindungskanal
strömendes
Medium einen unerwünschten
Impuls auf das Ventilelement ausübt,
welcher zu Abweichungen vom erwünschten
Regeldruck führt.
Die Prallplatte schirmt den Ventilkörper zur Vermeidung dieses
unerwünschten
Effektes ab.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Die
Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Druckregelventil im Querschnitt.
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Ein
erfindungsgemäßes Druckregelventil 10 findet
Einsatz zur Steuerung bzw. Regelung eines Druckes und/oder eines
Durchflußes
eines Hydraulikfluides für
ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges.
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Das
Druckregelventil 10 verfügt über einen Zulaufdruckanschluß 11, über welchen
dem Druckregelventil 10 ein Hydraulikmedium mit konstantem oder
zeitlich veränderlichem
Druck zuführbar
ist, insbesondere unter Verwendung einer Fördereinrichtung wie eine Pumpe.
Des weiteren verfügt
das Druckregelventil 11 über einen Verbraucherdruckanschluß 12, über welchen
das Hydraulikmedium aus dem Druckregelventil 10 abführbar ist,
beispielsweise in Richtung eines Verbrauchers und/oder eines Vorratsbehälters. Das
Druckregelventil 10 besitzt einen Regeldruckanschluß 13,
an welchem mittels des Druckregelventiles 10 ein möglich exakt
von einer Steuergröße des Druckregelventiles 10 abhängiger Regeldruck
erzeugt wird. Der Regeldruckanschluß 13 ist hydraulisch
mit Stellgliedern des Automatikgetriebes verbunden, insbesondere über einen
Regelschieber.
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Vom
Zulaufdruckanschluß 11 gelangt
das Hydraulikmedium über
ein Zwischenelement 14 in einen Zulaufdruckraum 15.
Das Zwischenelement 14 dient insbesondere dem Schutz und
der Abdichtung des Druckregelventiles 10 in ausgebautem
Zustand oder der Beeinflußung
der Stömungsverhältnisse und/oder
einer Filterung des Hydraulikmediums in eingebautem Zustand. Der
Zulaufdruckraum 15 besitzt einen zylinderförmigen Teilbereich 16 und
eine kegelstumpfförmige
Erweiterung 17 in Richtung des Zwischenelementes 14.
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Eine
dem Zwischenelement 14 abgewandte Stirnfläche des
Teilbereiches 16 verfügt über eine Bohrung 18,
deren Querschnitt gegenüber
dem Querschnitt des Teilbereiches 16 deutlich verringert ist.
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An
die Bohrung 18 schließt
auf der dem Zulaufdruckanschluß 11 abgewandten
Seite ein Regeldruckraum 19 an, welcher im wesentlichen
zylinderförmig
mit gegenüber
dem Teilbereich 16 vergrößertem Querschnitt ausgebildet
ist. Der Regeldruckraum 19 steht über eine radiale, in das Gehäuse des Druckregelventiles 10 integrierte
Bohrung 20, welche eine Blende darstellt, in hydraulischer
Verbindung mit dem Regeldruckanschluß 13.
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Auf
der dem Zulaufdruckanschluß 11 abgewandten
Seite ist der Regeldruckraum 19 durch eine Sitzplatte 21 begrenzt.
Die Sitzplatte 21 verfügt über eine
zentrale Bohrung, welche eine hydraulische Verbindung des Regeldruckraumes 19 mit
einem auf der dem Zulaufdruckanschluß 11 abgewandten Seite
der Sitzplatte 21 angeordneten Verbraucherdruckraum 22 bildet.
Der Verbraucherdruckanschluß 12 ist
radial außenliegend
vom Verbraucherdruckraum 22 angeordnet. Der Zulaufdruckraum 15,
die Bohrung 18, der Regeldruckraum 19, die Bohrung 20 und
der Verbraucherdruckraum 22 sind im wesentlichen koaxial zu
einer Achse 23-23 des Druckregelventiles 10 und in der
vorgenannten Reihenfolge hintereinanderliegend angeordnet.
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Ein
Ventilelement 24 ist mit einem ersten Ventilglied 25 und
einem zweiten Ventilglied 26 gebildet, welche über ein
Verbindungsglied 27 fest miteinander verbunden sind. Das
erste Ventilglied 25, das zweite Ventilglied 26 und
das Verbindungsglied 26 sind koaxial zur Achse 23-23 angeordnet.
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Das
erste Ventilglied 25 ist im wesentlichen zylinderförmig mit
geringem Querschnitt ausgebildet. Das zweite Ventilglied 26 verfügt in dem
dem ersten Ventilglied 25 zugewandten Endbereich über einen zylinderförmigen Teilbereich 28,
an den sich auf der dem ersten Ventilglied 25 abgewandten
Seite ein zylinderförmiger
Fühlstift 29 mit
gegenüber
dem Teilbereich 28 verringerter Querschnittsfläche anschließt. Das
Verbindungsglied 27 nimmt radial innenliegend die Ventilglieder 25, 26 form-
oder reibschlüssig
auf. Die der Sitzplatte 21 zugewandte Stirnfläche 30 ist kreisringförmig ausgebildet,
wobei der Außendurchmesser
der Stirnfläche 30 (geringfügig) gegenüber dem
Durchmesser der Bohrung 20 vergrößert ist. An die Stirnfläche 30 schließt eine
zylinderförmige
Mantelfläche 31 des
Verbindungsgliedes 27 an.
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Das
zweite Ventilglied 26 ragt durch die Bohrung 20 bis
ungefähr
in die Mitte des Regeldruckraumes hinein. Von diesem ausgehend ragt
der Fühlstift 29 durch
den Regeldruckraum 19 und die Bohrung 18 hindurch.
In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform schließt die Stirnfläche 32 des Fühlstiftes 29 ungefähr bündig mit
der Stirnfläche
des Teilbereiches 16 des Zulaufdruckraumes ab. Die Bohrung 18 und
die Mantelfläche
des Fühlstiftes 29 bilden
einen hohlzylinderförmigen
Verbindungskanal, welcher den Zulaufdruckraum 15 mit dem
Regeldruckraum 19 verbindet.
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Die
dem Verbindungsglied 27 zugewandte Stirnfläche der
Sitzplatte 21 bildet für
das Verbindungsglied 27 einen Ventilsitz 33. In
der in der Figur dargestellten Stellung des Druckregelventiles 10 sind die
Stirnfläche 30 und
die Sitzplatte 21 beabstandet voneinander angeordnet, so
dass sich ein, insbesondere ungefähr kreisringförmiger, Übertrittsquerschnitt von
der Bohrung 20 in den Verbraucherdruckraum 22 bildet.
Mit einer Betätigung
des Ventilelementes 24 in Richtung des Zulaufdruckanschlußes 11 wird
der Übertrittsquerschnitt 34 zunehmend
geschlossen. In einer Schließstellung
des Druckregelventiles 10 kommt die Stirnfläche 3 zur
Anlage an die Sitzplatte 21, wodurch der Übertrittsquerschnitt 34 vollständig geschlossen
ist. Gegebenenfalls ist ein Bypass zwischen Regeldruckraum 19 und
Verbraucherdruckraum 22 durch eine ergänzende Bohrung 35 gebildet.
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Auf
der der Sitzplatte
21 abgewandten Seite erfolgt eine Abdichtung
des bewegten Verbindungsgliedes
27 und gehäusefesten
Teilen des Druckregelventiles
10 über eine Gummimembran
36.
Zur Betätigung
des Ventilelementes
24 können übliche, insbesondere elektrische,
elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische, Aktuatoren eingesetzt
werden. In der Figur ist eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung
dargestellt. Hinsichtlich der Funktionsweise der elektromagnetischen
Vorrichtung sowie weiterer Merkmale hinsichtlich des Aufbaus des Druckregelventiles
10 wird
auf die Druckschrift
DE 197
33 660 A1 sowie die nicht veröffentlichte Druckschrift
DE 103 08 482 verwiesen.
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Im
Regeldruckraum 19 ist eine kreisringförmige Prallplatte 37 angeordnet,
durch die das Ventilelement 24 hindurchtritt und welche
eine direkte Strömung
des Hydraulikmediums durch die Bohrung 18 in Richtung der
Bohrung 20 und auf die Stirnfläche 30 (weitestgehend)
vermeidet.