DE19847304A1

DE19847304A1 - Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil

Info

Publication number: DE19847304A1
Application number: DE19847304A
Authority: DE
Inventors: Raymond Schuurman
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: US6554027B1; DE19847304C2

Abstract

Es wird ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil (10) vorgeschlagen, dessen Kennlinien weitgehend unabhängig von der Temperatur im Druckmittel sind. Dies wird durch eine spezielle Drosselvorrichtung (62) im Zulauf (52) ermöglicht, die bei hohen Druckmitteltemperaturen einen verhältnismäßig hohen und bei tiefen Temperaturen einen verhältnismäßig kleinen Druckmitteldurchfluß erlaubt. Das Druckregelventil (10) hat dadurch gegenüber bekannten Druckregelventilen einen erweiterten Druckregelbereich, ohne teurer in seiner Herstellung zu sein. Zudem verbessert die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung (62) die Adaption des Druckregelventils (10) an die Bedingungen des jeweiligen Einsatzfalles.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Druckregelventil entsprechend der Gattung des Anspruchs 1. Ein derartiges Druckregelventil ist beispielsweise aus der DE 44 31 457 C2 bereits bekannt. Damit sich die Kennlinien dieses bekannten Druckregelventils möglichst unabhängig von der Temperatur und damit der Viskosität des Druckmittels verhalten, ist dessen Ventilanschlußelement mit einer Drosselbohrung im Zulauf versehen, die Abschnitte unterschiedlicher Querschnittsform aufweist. Eine derartige Blende stellt für das Druckmittel einen Strömungswiderstand dar, der den am Ventilsitz anliegenden Druck verringert. Dadurch vergrößert sich der regelbare Druckbereich bei gleichzeitiger Verringerung des temperaturabhängigen Widerstandsanteils des Ventilsitzes. Das Druckregelventil weist dadurch einen geringeren Restdruck, d. h. geringe Abweichungen zwischen den Kennlinien bei warmem bzw. bei kaltem Druckmittel auf.

Für einen minimalen Restdruck muß die Blende bei tiefen Temperaturen des Druckmittels einen hohen Druckabbau bewirken. Dies geht allerdings mit einem geringen Durchfluß einher. Bei hohen Temperaturen, d. h. bei niedrigviskosem, Druckmittel ist die Leckage im angeschlossenen Hydraulikkreis derart hoch, daß zu deren Kompensation aber ein hoher Durchfluß der Blende nötig ist, wenn Einbrüche im geregelten Druck vermieden werden sollen. Um diese gegenläufigen Forderungen möglichst optimal zu erfüllen, sollte ein Druckregelventil daher ein möglichst hohes Verhältnis zwischen dem Durchfluß bei hohen und bei tiefen Druckmitteltemperaturen aufweisen. Die Werte des bekannten Druckregelventils sind diesbezüglich noch nicht für alle Anwendungsfälle voll zufriedenstellend.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber weist ein erfindungsgemäßes Druckregelventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß das Verhältnis zwischen seinem Durchfluß bei hoher bzw. niederer Druckmitteltemperatur durch eine speziell ausgebildete Drosselvorrichtung verbessert ist. Hierfür wurde die bisher verwendete Blende größeren Durchmessers durch mehrere voneinander beabstandete und hydraulisch parallel zueinander geschaltete Einzelblenden kleineren Durchmessers ersetzt. Kleinere Einzelblenden haben eine höhere Drosselwirkung und geringere Durchflußwerte bei tiefen Temperaturen. Für hohe Temperaturen lassen sich die benötigten Durchflußwerte durch die Anzahl der Einzelblenden einstellen.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

So lassen sich die Einzelblenden strömungsgünstig über den gesamten Umfang der den Zulaufkanal umgebenden Wandung plazieren und mit verschiedenen Querschnittsflächen und -formen ausbilden. Das Druckregelventil kann dadurch leicht an die verschiedenen Anforderungen der Einsatzfälle angepaßt werden. Bei einer spritzgußtechnischen Herstellung des Ventilteils in Kunststoff entstehen für die Einzelblenden kaum Mehrkosten. Besonders Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen lassen sich mit derartigen Druckregelventilen in ihren Schalteigenschaften verbessern.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt das erfindungsgemäße Druckregelventil im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das dargestellte Druckregelventil 10, besteht aus einem Magnetteil 12 und einem mit diesem koaxial verbundenen Ventilteil 14. Das Magnetteil 12 hat ein hülsenförmiges Gehäuse 16, das in seinem Inneren eine auf einem Spulenkörper 18 gewickelte Spule 20 aufnimmt. Diese ist ebenfalls hülsenförmig ausgebildet und weist einen radial abstehenden, aus Kunststoff angespritzten Kontaktstecker 22 auf. Der Kontaktstecker 22 ist mit Kontakten 24 versehen, die zur Spannungsversorgung der Spule 20 über nicht erkennbare, umspritze Leitungen mit dieser verbunden sind.

Das stirnseitige Ende der Spule 20 ist von einem Spulenkern 26 verschlossen, der teilweise in das Innere der Spule 20 hineinragt. Zentrisch im Spulenkern 26 ist eine von außen einstellbare Gewindebuchse 28 vorgesehen. Am gegenüberliegenden zweiten Ende der Spule 20 befindet sich ein Anker 30, der im wesentlichen t-förmig geformt ist und der einen in die Spule 20 hineinragenden Schaft 30a und einen die Stirnseite der Spule 20 überdeckenden Kopf 30b hat. Der Anker 30 ist beweglich in der Spule 20 geführt. In der gezeichneten Grundstellung des Druckregelventils 10 besteht zwischen dem Schaft 30a des Ankers 30 und dem Spulenkern 26 ein Abstand, der den Arbeitsluftspalt 32 für das Druckregelventil 10 bildet.

Der Anker weist eine Durchgangsbohrung 34 entlang seiner Längsachse auf. In diese Durchgangsbohrung 34 ist ein Stift 36 abschnittsweise eingepreßt, der den Anker 30 auf dessen dem Spulenkern 26 zugewandten Seite überragt. Der Stift 36 wirkt dort zur Führung des Ankers 30 mit einer Gleitlagerbuchse 38 zusammen, die in einer Sacklochbohrung der Gewindebuchse 28 angeordnet ist. Zudem dient der Stift 36 zur Zentrierung einer Rückstellfeder 40, die sich an der Gewindebuchse 28 einerseits und am Anker 30 andererseits abstützt. Über die Einschraublänge der Gewindebuchse 28 ist die Vorspannung dieser Rückstellfeder 40 einstellbar.

Das dem Ventilteil 14 zugewandte Ende des Ankers 30 ist mit einem zentrischen Fortsatz versehen, an dem ein Schließglied 42 anliegt, Letzteres ist als massiver Kolben ausgebildet, der in einer Kolbenführung 44 des Ventilteils 14 verschiebbar gelagert ist. Dieses Ventilteil 14 ist spritzgußtechnisch aus Kunststoff hergestellt und mit einem metallischen Halter 46 versehen. Mit Hilfe dieses, das Ventilteil 14 überragenden Halters 46 ist das Ventilteil 14 am Gehäuse 16 des Magnetteils 12 festgelegt. Der Halter 46 ist in seinem vom Ventilteil 14 umspritzten Bereich im Außendurchmesser mehrfach abgesetzt, wobei die Innenseite des Abschnitts mit dem kleinsten Außendurchmesser eine Aufnahme für die Kolbenführung 44 bildet.

Das Ventilteil 14 ist mit einer durchgehenden Ausnehmung in Längsrichtung versehen, deren Mündung am stirnseitigen Ende des Ventilteils 14 mit einem nicht dargestellten hydraulischen Verbraucher verbunden ist. Die Ausnehmung bildet demzufolge den Verbraucherkanal 48 des Druckregelventils 10. Dieser Verbraucherkanal 48 ist zur Ausbildung eines Ventilsitzes 50 an seinem dem Schließglied 42 zugewandten Ende im Innendurchmesser einmal abgesetzt, wobei der Durchmesser des Schließglieds 42 an der Stelle des Ventilsitzes 50 größer als der des Verbraucherkanals 48 ist.

Quer zum Verbraucherkanal 48 verlaufend sind im Ventilteil 14 ein Zulaufkanal 52 und ein Ablaufkanal 54 vorgesehen. Diese münden jeweils rechtwinklig in den Verbraucherkanal 48 ein, wobei auf die Art der Einmündung des Zulaufkanals 52 an späterer Stelle explizit eingegangen wird. Der Ablaufkanal 54 liegt auf der dem Magnetteil 12 zugewandten Seite, während der Zulaufkanal 52 dem stirnseitigen Ende des Ventilteils 14 zugewandt ist. Eine Druckmittelverbindung vom Verbraucherkanal 48 zum Ablaufkanal 54 ist vom Schließglied 42 gesteuert, das im nicht bestromten Zustand der Spule 20 von der Kraft der Rückstellfeder 40 auf den Ventilsitz 50 gedrückt wird und diesen dadurch druckdicht verschließt.

Um das Innere des Druckregelventils 10 und den angeschlossenen Verbraucher gegen Verschmutzungen aus dem Druckmittel zu schützen, ist das Ventilteil 14 mit einem Filterkäfig 56 ausgestattet. Dieses Filterkäfig 56 ist topfförmig ausgeführt und auf das freie Ende des Ventilteils 14 aufgepreßt. Im Bereich des Zulaufkanals 52 und des Verbraucherkanals 48 weist das Filterkäfig 56 ein freiliegendes Filtergewebe 58 auf. Letzteres ist als durchgehende Filtergewebebahn ausgeführt. Das Filterkäfig 56 wird durch eine Umspritzung dieser Filtergewebebahn mit Kunststoffmaterial hergestellt. Am Umfang des Filterkäfigs 56 sind Aufnahmenuten für Dichtringe 60 vorgesehen, die den Zulaufkanal 52 gegenüber dem Ablaufkanal 54 bzw. gegenüber dem Verbraucherkanal 48 abdichten.

Die Druckregelung im Verbraucherkanal 48 erfolgt auf an sich bekannte Weise durch eine Bestromung der Spule 20. Entsprechend der Stromstärke wirkt diese mit einer veränderlichen Magnetkraft auf den Anker 30 ein, die zusammen mit der Kraft der Rückstellfeder 40 die Öffnungskraft für das Schließglied 42 bestimmt. Dieser Kraft steht die Druckkraft des Druckmittels im Verbraucherkanal 48 gegenüber. Im Falle eines Kräftegleichgewichts öffnet das Schließglied 42 die Druckmittelverbindung vom Verbraucherkanal 48 zum Ablaufkanal 54 und regelt damit den Druckmitteldruck im Verbraucherkanal 48 auf das entsprechende Druckniveau.

Um dabei einen möglichst großen Druckbereich regeln zu können, ist es bekannt, im Zulauf eines Druckregelventils 10 eine Drosselvorrichtung 62 vorzusehen, die das von der nicht gezeichneten Versorgungspumpe gelieferte Druckniveau im Bereich vor dem Ventilsitz 50 reduziert. Dies geht zwangsweise mit einem geringeren Volumenstrom durch die Drosselvorrichtung 62 einher. Im Falle von niedrigviskosem Druckmittel, beispielsweise bei hoher Druckmitteltemperatur, kann dies aber zum Zusammenbrechen des Druckniveaus am Verbraucher führen, weil die unvermeidliche Druckmittelleckage im angeschlossenen Hydrauliksystem aufgrund des kleinen Durchsatzes der Drosselvorrichtung 62 nicht ausgeglichen werden kann. Große Unterschiede in den Kennlinien eines Druckregelventils 10 bei unterschiedlichen Medientemperaturen sind die unerwünschte Folge.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, im Zulaufkanal 52 eine Drosselvorrichtung 62 aus mehreren kleineren Drosselbohrungen 66 vorzusehen, die hydraulisch parallel zueinander geschaltet sind. Hierzu mündet der Zulaufkanal 52 zunächst in einen Ringkanal 64 am Umfang des Ventilkörpers 14 ein, von dem aus mehrere zueinander beabstandete Drosselbohrungen 66 Verbindungen zum Verbraucherkanal 48 herstellen. Die Drosselbohrungen 66 verlaufen im Ausführungsbeispiel im wesentlichen rechtwinklig zum Verbraucherkanal 48, was jedoch nicht zwangsweise erforderlich ist. Die Drosselbohrungen 66 haben jeweils ein Lägen-Durchmesser-Verhältnis, das wesentlich größer als 2 : 1 ist und stellen dadurch laminare Strömungswiderstände dar, die einen Druckabbau bewirken. Der bei hohen Druckmitteltemperaturen benötigte Druckmitteldurchsatz läßt sich durch die Anzahl der vorhandenen Drosselbohrungen 66 in weiten Bereichen einstellen, ohne Einfluß auf das niedere Druckniveau am Ventilsitz 50 zu nehmen. Die Drosselbohrungen 66 können an der den Ringkanal 64 begrenzenden Wandung nahezu beliebig angeordnet werden, so daß strömungstechnische Einflüsse berücksichtigt werden können. Ebenso lassen sich Drosselbohrungen 66 mit unterschiedlichen Querschnittsflächen und -formen paaren. Das erfindungsgemäße Druckregelventil 10 läßt somit unterschiedlichste Kennlinienverläufe zu und kann an die jeweiligen Einsatzbedingungen besonders leicht adaptiert werden. Da das Ventilteil 14 aus Kunststoff in einem Spritzgießverfahren hergestellt wird, bei dem eine spanende Nachbearbeitung der Bohrungen weitgehend vermieden wird, sind derartig angeordnete und ausgebildete Drosselbohrungen 66 kostenneutral herzustellen. Das Druckregelventil 10 verhält sich unabhängig gegenüber Temperaturschwankungen im Druckmittel und weist allenfalls einen geringen Restdruck, d. h. geringe temperaturbedingte Unterschiede im Kennlinienverlauf auf.

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen gegenüber dem erläuterten Auführungsbeispiel möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil (10) mit einem Magnetteil (12), in dem eine Magnetspule (20) und ein von der Kraft der Magnetspule (20) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (40) beaufschlagter Anker (30) beweglich geführt ist, mit einem, mit dem Magnetteil (12) verbundenen Ventilteil (14), das jeweils wenigstens einen Zulaufkanal (52), einen Rücklaufkanal (54) und einen Verbraucherkanal (48) aufweist, deren hydraulische Verbindung miteinander von einem mit dem Anker (30) zusammenwirkenden Schließglied (42) zur Regelung des Drucks im Verbraucherkanal (48) gesteuert ist und mit einer im Zulaufkanal (52) angeordneten Drosselvorrichtung (62) zur Absenkung des am Schließglied (42) anstehenden Druckmitteldrucks, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung (62) aus wenigstens zwei hydraulisch parallel zueinander geschalteten Drosselbohrungen (66) besteht, die Druckmittelverbindungen vom Zulaufkanal (52) zum Verbraucherkanal (48) herstellen und die jeweils ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis von mindestens 2 : 1 haben.

2. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrungen (66) im wesentlichen radial zum Verbraucherkanal (48) geführt und über die Umfangsfläche der den Verbraucherkanal (48) umschließenden Wandung verteilt angeordnet sind.

3. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen der Drosselbohrungen (66) unterschiedlich groß sind.

4. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrungen (66) unterschiedliche Querschnittsformen haben.

5. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (14) aus Kunststoff in einem Spritzgießverfahren hergestellt ist und einsatzfertig geformte Zulaufkanäle (52), Rücklaufkanäle (54), Verbraucherkanäle (48) und Drosselkanäle (66) aufweist.

6. Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einer elektrohydraulischen Steuereinheit, in der u. a. Druckregelventile (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 eingesetzt sind.