DE19847021B4 - Druckregelventil - Google Patents
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Abstract
Druckregelventil
mit einem Gehäuse (10),
in dem ein mit einer Magnetspule (12) in Wirkverbindung befindlicher
Magnetanker (31) angeordnet ist, der mit einem Steuerschieber (16;
16a) gekoppelt ist, der in einem mit dem Gehäuse (10) fest verbundenen Ventilanschlußelement
(14; 14a) in einer Längsbohrung
(15) gleitend geführt
ist, wobei die dem Magnetanker (31) entgegengesetzte freie Stirnseite
des Steuerschiebers (16; 16a) mit einem mit Druckmittel beaufschlagten
Anschluß (A)
verbunden ist und mit einem auf der der freien Stirnseite des Steuerschiebers
(16; 16a) zugewandten Seite des Ventilanschlußelements (14; 14a) angeordneten
und mit diesem verbundenen Sicherungselement (33), das einen Durchlaß (34) für das Druckmittel
aufweist, wobei zwischen dem Sicherungselement (33) und der freien
Stirnseite des Steuerschiebers (16; 16a) ein Speicherraum (35; 35a)
für das
Druckmittel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Deckung mit
dem Durchlaß (34)
des Sicherungselements (33) ein plattenförmiges Rückschlagelement (36; 36a; 36b;
36c; 36d) angeordnet ist, das in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der
DE 34 02 119 C2 bekannt ist. Bei dem bekannten Druckregelventil ist zur Schwingungsreduzierung des Steuerschiebers vorgesehen, den Außenumfang des Magnetankers mit einer Schicht aus elektrisch gut leitendem Werkstoff zu versehen, wodurch eine Wirbelstromdämpfung des Magnetankers und des mit dem Magnetanker verbundenen Steuerschiebers erzielt wird. Ein derartig hergestellter Magnetanker hat einen relativ hohen Fertigungsaufwand zur Folge. Auch sind andere Lösungen zur Reduzierung der Schwingungsneigung von Steuerschiebern bekannt, wie beispielsweise die Befüllung des Ankerraumes mit Druckmittel, das Anbringen von sog. Feinsteuerkerben am Steuerschieber oder im Ventilanschlußelement, oder das Schalten eines Federspeichers in den Verbraucheranschluß. All diesen Lösungen sind jedoch der relativ hohe Aufwand und große Platzbedarf sowie teilweise schlechte Funktionseigenschaften gemeinsam. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwingungsneigung des Steuerschiebers eines Druckregelventils in zuverlässiger und fertigungstechnisch einfacher Weise zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch ein Druckregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Vorteile der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Druckregelventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es bei relativ geringem fertigungstechnischem Aufwand die Schwingungsneigung des Steuerschiebers sicher verhindert, dabei jedoch gleichzeitig gute Funktionseigenschaften aufweist.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Druckregelventils ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
- Zeichnung
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil, -
2 einen Teil eines Ventilanschlußelements des Druckregelventils nach1 im Längsschnitt, -
3 das Ventilanschlußelement nach2 mit einem modifizierten Rückschlagelement, -
4 und5 Draufsichten von Rückschlagelementen und -
6 und7 Abschnitte von Ventilanschlußelementen mit modifizierten Rückschlagelementen. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In einem in der
1 mit10 bezeichneten Gehäuse eines Druckregelventils ist ein Spulenkörper11 mit einer Spule12 samt deren elektrischen Anschlüssen13 angeordnet. An das Gehäuse10 ist ein Ventilanschlußelement14 angebaut, in dem sich eine einen Steuerschieber16 aufnehmende Längsbohrung15 befindet. An der Längsbohrung15 sind zwei Ringnuten17 ,18 ausgebildet, die von Querbohrungen19 ,20 durchdrungen sind. Eine weitere Querbohrung21 befindet sich zwischen den beiden anderen Querbohrungen19 und20 . Die Querbohrung19 ist an eine Druckmittelquelle P angeschlossen und von der Querbohrung21 führt eine Leitung22 zum Verbraucher A. von der Leitung22 zweigt ferner eine Leitung23 ab, die an die linke Stirnseite des Steuerschiebers16 führt. Die Querbohrung20 hat Verbindung zu einem Behälter T. - Koaxial zum Steuerschieber
16 ist im Gehäuse10 eine Welle25 angeordnet, die mittels Kugellagern26 in einer Längsbohrung27 des Gehäuses10 gleitend geführt ist. Auf die Welle25 wirkt eine im rechten Endteil des Gehäuses10 angeordnete Druckfeder28 ein, die sich an einer die Längsbohrung27 verschließende Verschlußschraube29 anliegt. Am linken Ende der Welle25 ist ein scheibenförmiger Anker31 befestigt. - Wird der Spule
12 Strom zugeführt, so wird diese erregt und zieht den Anker31 an. Der in der Leitung23 herrschende Druck hält den Steuerschieber16 stets in Kontakt mit der Welle25 . Wird die Spule12 abgeschaltet, so schiebt die Druckfeder28 die Welle25 nach links, wodurch sie den Steuerschieber16 wieder in die gewünschte Stellung bringt. - Um die Schwingungsneigung des Steuerschiebers
16 zu reduzieren, ist das Druckregelventil besonders ausgebildet, wozu nun auf die2 näher eingegangen wird: An der linken, mit der Leitung23 bzw. mit dem Verbraucher A verbundenen Seite des Ventilanschlußelements14 ist in dem Ventilanschlußelement14 eine Sicherungsscheibe33 befestigt, die ein mittiges Durchgangsloch34 aufweist. Die Sicherungsscheibe33 bildet mit der Längsbohrung15 und der linken Stirnfläche des Steuerschiebers16 einen mit Druckmittel gefüllten Ausgleichsraum35 aus, dessen Volumen von der Stellung des Steuerschiebers16 abhängig ist. An der Sicherungsscheibe33 , die gleichzeitig einen Anschlag für die Bewegung des Steuerschiebers16 ausbildet, liegt auf der dem Steuerschieber16 gegenüberliegenden Seite eine als Stanzteil ausgebildete Rückschlagmembranfeder36 an. Die Sicherungsscheibe33 und die Rückschlagmembranfeder36 sind beide innerhalb einer Ausnehmung37 des Steuerschiebers16 angeordnet und durch Umbördeln des freien Ventilgehäuserandes38 gegen die Rückschlagmembranfeder36 im Ventilanschlußelement14 gesichert. Die Rückschlagmembranfeder36 kann mit der Sicherungsscheibe33 jedoch auch durch einen Bördel- oder Taumelnietvorgang verbunden sein. - Die Rückschlagmembranfeder
36 weist einen ringförmigen Außenbereich39 und einen mit dem Außenbereich39 an einer Seite einstückig verbundenen, zungenartigen Mittelbereich41 auf. Der Mittelbereich41 deckt im dargestellten flachliegenden Zustand der Rückschlagmembranfeder36 das Durchgangsloch34 der Membranfeder33 vollständig ab. In dem nicht mit dem Außenbereich39 verbundenen Bereich ist zwischen dem Außenbereich39 und dem Mittelbereich41 ein Durchbruch42 ausgebildet. - Die Rückschlagmembranfeder
36 kann aus unterschiedlichsten Materialien bestehen, zum Beispiel aus Kupfer-Beryllium, Duratherm, Messing, Edelstahl oder Inconel. Vorzugsweise wird jedoch Federstahl verwendet. Weiterhin kann die Rückschlagmembranfeder36 auch mit Kunststoff oder Gummi beschichtet sein. - Wird der Steuerschieber
16 in Richtung der Sicherungsscheibe33 bewegt, so hebt aufgrund des ansteigenden Drucks im Ausgleichraum35 der Mittelbereich41 der Rückschlagmembranfeder36 von der Sicherungsscheibe33 ab, und gibt einen Durchgang für das Druckmittel vom Ausgleichsraum35 über das Durchgangsloch34 und den Durchbruch42 zur Leitung23 hin frei. Steigt jetzt der Druck im Verbraucheranschluß A und der Leitung23 an, so wird ab einer bestimmten Druckschwelle der Mittelbereich41 gegen das Durchgangsloch34 der Sicherungsscheibe33 gedrückt und somit aufgrund des geringeren Durchlaßquerschnittes für das Druckmittel die Bewegung des Steuerschiebers16 gedämpft. Gleichzeitig strömt Druckmittel von der mit der Druckmittelquelle P verbundenen Querbohrung19 über den Kolbenspalt zwischen dem Kolbenschieber16 und der Längsbohrung15 in den Ausgleichsraum35 , wodurch sich im Ausgleichsraum35 der Druck erhöht. Diese Druckerhöhung bewirkt eine Bewegung des Steuerschiebers16 in Richtung der Spule12 . Diese Bewegung des Steuerschiebers16 wird wiederum gedämpft durch die viskose Reibung des Druckmittels beim Überströmen von der Querbohrung19 in den Ausgleichsraum35 . Daher wird der Steuerschieber16 langsamer in die Regelstellung laufen und der Mechanismus der Schwingungsentstehung unterdrückt. - Im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Schwingungsdämpfungsmaßnahmen des Steuerschiebers
16 wird das statische Verhalten des Druckregelventils, also dessen P-I-Kennlinie oder die Hysterese nicht negativ beeinflußt. Weiterhin wirkt die Dämpfung nicht nur in eine Richtung, sondern teilweise in beide Richtungen. Auch wird der schnelle Anstieg des geregelten Drucks im Verbraucheranschluß A nicht beeinträchtigt. - In der Regel muß das dynamische Verhalten des Druckregelventils für jede Hydrauliksteuerung speziell angepasst werden. Um dies zu ermöglichen kann die Rückschlagmembranfeder
36 in verschiedenster weise modifiziert werden. Dies kann generell durch eine geeignete Geometrie sowie durch den E-Modul des verwendeten Werkstoffs der Rückschlagmembranfeder36 erfolgen. Ferner findet eine Beeinflussung durch die Form und Größe des Durchgangslochs34 in der Sicherungsscheibe33 statt. - Bei dem in der
3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mittelbereich41a der Rückschlagmembranfeder36a im vom Druckmittel unbelasteten Zustand aus der horizontalen Ebene des Außenbereichs39a vom Durchgangsloch34 weggebogen, so daß über das Maß der Aufbiegung die Durchflußmenge des Druckmittels beeinflußbar ist. - In den
4 und5 sind verschiedene Formen des Durchbruchs42 aufgezeigt. Während der Durchbruch42b bei der Rückschlagmembranfeder36b C-förmig ausgebildet ist, weist der Durchbruch42c bei der Rückschlagmembranfeder36c eine U-förmige Gestalt auf. Obwohl nicht näher dargestellt kann selbstverständlich auch die Breite des Durchbruchs42 ,42b ,42c dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein. - In der Rückschlagmembranfeder
36b der4 ist ferner mittig eine Blendenbohrung43 integriert, die in Deckung mit dem Durchgangsloch34 angeordnet sein soll. Gegenüber Blendenbohrungen bei konventionellen, im Verbraucheranschluß A geschalteten Blenden kann diese im Durchmesser sehr klein gewählt werden, zum Beispiel 0,3mm. Im Gegensatz dazu sollen Blendenbohrungen in üblichen Blenden beim Einsatz in Automatikgetrieben etwa einen Durchmesser von 0,8mm aufweisen, um die Gefahr des Zusetzens durch Fremdpartikel zu vermeiden. Dieses Zusetzen führt bei konventionellen Blenden dazu, daß der Regeldruck im Verbraucheranschluß A immer bei Null bleibt, was zu einer Zerstörung der Kupplungen im Automatikgetriebe führt. - Im Gegensatz dazu wird die Rückschlagmembranfeder
36b stets bewegt und in beiden Richtungen durchströmt, wodurch die Blendenbohrung43 freigespült wird. Doch selbst wenn sich die Blendenbohrung43 zusetzen würde kann das Druckregelventil aufgrund der Beweglichkeit der Rückschlagmembranfeder36b und damit der Durchflußmöglichkeit für das Druckmittel weiterarbeiten. In diesem Fall kommt es nur zu einer geringen Verschlechterung der Schaltqualität, da nunmehr Druckspitzen auftreten können. - Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Erfindung ist in der
6 dargestellt. Dabei sind mehrere, im speziellen Fall zwei Rückschlagmembranfedern36d übereinander in Kontakt miteinander angeordnet. Anstelle eine einzige Rückschlagmembranfeder mit einer entsprechenden Dicke zu verwenden wird dadurch bei einer Bewegung der beiden Rückschlagmembranfedern36d zwischen diesen eine Reibung erzeugt, bei der Energie vernichtet wird, die dem strömenden Druckmittel entzogen wird. Dadurch lassen sich die Dämpfungseigenschaften des Druckregelventils zusätzlich verbessern. - Zuletzt ist in der
7 eine Abwandlung dargestellt, bei der die Sicherungsscheibe33 und die Rückschlagmembranfeder36 in bezug auf ihre Anordnung im Ventilanschlußelement14a vertauscht angeordnet sind. Um die Bewegung der Rückschlagmembranfeder36 im Ventilanschlußelement14a in Richtung des Steuerschiebers16a zu ermöglichen ist dazu in der Wandung des Ventilanschlußelements14a eine Vertiefung44 ausgebildet. Weiterhin kann der Steuerschieber16a eine innere Rückführung45 in Form entsprechender Bohrungen aufweisen, die den Ausgleichsraum35a mit der mit dem Verbraucheranschluß A verbundenen Querbohrung21 verbindet.
Claims (10)
- Druckregelventil mit einem Gehäuse (
10 ), in dem ein mit einer Magnetspule (12 ) in Wirkverbindung befindlicher Magnetanker (31 ) angeordnet ist, der mit einem Steuerschieber (16 ;16a ) gekoppelt ist, der in einem mit dem Gehäuse (10 ) fest verbundenen Ventilanschlußelement (14 ;14a ) in einer Längsbohrung (15 ) gleitend geführt ist, wobei die dem Magnetanker (31 ) entgegengesetzte freie Stirnseite des Steuerschiebers (16 ;16a ) mit einem mit Druckmittel beaufschlagten Anschluß (A) verbunden ist und mit einem auf der der freien Stirnseite des Steuerschiebers (16 ;16a ) zugewandten Seite des Ventilanschlußelements (14 ;14a ) angeordneten und mit diesem verbundenen Sicherungselement (33 ), das einen Durchlaß (34 ) für das Druckmittel aufweist, wobei zwischen dem Sicherungselement (33 ) und der freien Stirnseite des Steuerschiebers (16 ;16a ) ein Speicherraum (35 ;35a ) für das Druckmittel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Deckung mit dem Durchlaß (34 ) des Sicherungselements (33 ) ein plattenförmiges Rückschlagelement (36 ;36a ;36b ;36c ;36d ) angeordnet ist, das in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen dem Anschluß (A) und dem Speicherraum (35 ;35a ) zusammen mit dem Durchlaß (34 ) im Sicherungselement (33 ) einen Durchgang für das Druckmittel zwischen dem Speicherraum (35 ;35a ) und dem Anschluß (A) ausbildet oder den Durchlaß (34 ) im Sicherungselement (33 ) verschließt. - Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagelement (
36 ;36a ;36b ;36c ;36d ) einen ringförmigen, mit einer umlaufenden Wandung (38 ) des Ventilanschlußelements (14 ;14a ) verbundenen und in Kontakt mit dem Sicherunselement (33 ) angeordneten Randbereich (39 ) aufweist, an dem an einer Seite ein lappenförmiger, beweglicher zentraler Bereich (41 ;41a ) angelenkt ist, der in Deckung mit dem Durchlaß (34 ) des Sicherungselements (33 ) angeordnet ist. - Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Randbereich (
39 ;39a ) und dem zentralen Bereich (41 ;41a ) eine Aussparung (42 ;42b ;42c ) ausgebildet ist. - Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Bereich (
41a ) im vom Druckmittel unbelasteten Zustand aus der Ebene des Randbereiches (39a ) gebogen ist. - Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rückschlagelement (
36b ) eine Blendenbohrung (43 ) ausgebildet ist, die in Deckung mit dem Durchlaß (34 ) des Sicherungselements (33 ) angeordnet ist. - Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagelement (
36 ;36a ;36b ;36c ;36d ) auf der dem Steuerschieber (16 ) gegenüberliegenden Seite des Sicherungselementes (33 ) angeordnet ist. - Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagelement (
36 ) zwischen dem Steuerschieber (16a ) und dem Sicherungselement (33 ) angeordnet ist. - Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerschieber (
16a ) ein Durchgang (45 ) für das Druckmittel ausgebildet ist, der den Speicherraum (35 ;35a ) mit einer Querbohrung (21 ) im Ventilanschlußelement (14a ) verbindet, die mit dem Anschluß (A) in Wirkverbindung steht. - Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Deckung mit dem Rückschlagelement (
36 ;36a ;36b ;36c ;36d ) wenigstens ein zusätzliches Rückschlagelement (36 ;36a ;36b ;36c ;36d ) angeordnet ist. - Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Rückschlagelemente (
36 ;36a ;36b ;36c ;36d ) innerhalb einer Ausnehmung (37 ) des Ventilanschlußelementes (14 ;14a ) angeordnet sind.
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