DE2658969A1

DE2658969A1 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE2658969A1
Application number: DE19762658969
Authority: DE
Inventors: Rudolf Babitzka; Walter Schlagmueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-12-24
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1978-07-06
Also published as: GB1559919A; JPS5380017A; US4157168A; FR2375651A1

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Druckregelventil nach der Gattung des Hauptanspruches. Druckregelventile zur Steuerung des Arbeitsdrucks eines Arbeitsmediums sind in der Hydraulik vielseitig anwendbar. So ist z.B. bei automatisch schaltenden Kraftfahrzeuggetrieben die Anpassung des Arbeitsdrucks und unter Umständen auch anderer Drücke an das Drehmoment des Antriebsmotors erforderlich. Hierbei soll aber die Übertragung der Einflußgröße j z.B. von der Regeistange einer Einspritzpumpe, möglichst kraftfrei erfolgen, da anderernfalls die Regelung selbst beeinflußt werden könnte. Für diesen Zweck sind Druckregelventile bekannt, die ein Magnetventil enthalten und bei denen die Einflußgröße als elektrisches Regelsignal verarbeitet werden kann. Die Einflußgröße kann beispielsweise induktiv erfaßt werden und kraftfrei, d.h. elektrisch, auf das Magnetventil übertragen werden. Üblicherweise wird der Stellmagnet mit zwei Lagerstellen ausgeführt, wobei der Betätigungsstößel zur Vermeidung einer Überbestimmung frei auf die plane Stirnfläche des Steuerschiebers, bzw. direkt auf die Öffnung der Einlaßbohrung des Arbeitsmediums wirkt. Die bekannten Anordnungen sind insbesondere durch die erforderliche Lagerung des Ankers aufwendig aufgebaut und teuer und es ist eine komplizierte Montage erforderlich.

Aus der DT-OS 2 361 591 ist ein Schieberventil zur Steuerung des Arbeitsdrucks eines Arbeitsmediums mit einem Steuerschieber bekannt, der von einem durch einen·Anker auslenkbaren axialen Stößel betätigt wird, wobei der Stößel auf einer Seite in einer Membranaufhängung gelagert ist. Obschon durch die einseitige Lagerung des Stößels in einer Federmembran nur sehr geringe Radialkräfte auf den Stößel übertragen werden, und damit nur sehr geringe Coulomb'sehe Reibungsverluste entstehen, besteht bei dieser Aufhängungsart des Stößels die Gefahr, daß bei schnellem Schalten des Druckregelventiles

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der Stößel in axiale Schwingung gerät. Dieser Effekt macht sich im Hydraulikkreis sehr störend bemerkbar und verhindert den Einsatz des bekannten Druckregelventiles für viele Aufgabenfälle.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Druckregelventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß der axial auslenkbare Stößel durch ein Dämpfungskölbchen hydraulisch gedämpft und die Schwingungsneigung dadurch weitgehend unterdrückt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der- Erfindung ist das Dämpfungskölbchen aus einem Material mit sehr hohem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise Aluminium und der Stößel aus einem Material mit geringerem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise Messing hergestellt. Damit sind die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungskölbchens auf den Stößel weitgehend temperaturunabhängig.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Öffnung der Einlaßbohrung, die von dem Stößel verschlossen werden kann, abgeschrägt als hydraulische Blende ausgebildet, um die Regeleigerischaften des Druckregelventiles •weitgehend unabhängig von der Viskosität des Arbeitsmediums zu machen.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Druckregelventiles sind in"der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführungsform eines als Schließer arbeitenden erfindungsgemäßen DruckregeJ-ventils; Figur 2 eine zweite Aus·

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führungsform eines als Öffner arbeitenden erfindungsgemäßen Druckregelventils. " '

Beschreibung der Erfindung

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines als Schließer arbeitenden erfindungsgemäßen Druckregelventils. Ein rotationssymmetrisches Ventilgehäuse 10 wird durch einen kreisförmigen Deckel 11, vorzugsweise aus Polyamid, abgeschlossen und durch einen ersten Dichtungsring 12 abgedichtet. In der Mittelachse des Deckels 11 befindet sich ein Schraubbolzen 13_} der in ein Gewinde, des Deckels 11 geschraubt ist und nach außen hin mit einem zweiten Dichtungsring 14 abgedichtet ist. Durch Umbördelung des Ventilgehäuses 10 wird der Deckel 11 gehalten und sichert damit einen Stellmagneten 15, bestehend aus einem Spulenkörper 16, einer Wicklung 17 und zwei Jochfiälften l8l und 182.. Die Stromzuführung zum Stellmagneten 15 erfolgt über zwei Stromanschlußbolzen 29. Auf die Jochhälfte 182 ist mit einer Schraube 20 eine näherungsweise kreisförmige Pedermembran 19 aufgeschraubt, in deren Zentrum mit einer Halterung 24 das eine Ende eines axial auslenkbaren Stößels 22-befestigt ist. Das andere Ende des Stößels 22 ist in einem Gleitlager 21 gelagert. Der Stößel trägt einen Anker 23I3 der zum Teil in einer Ausnehmung der Jochhälfte I8I hineinragt. An dem durch die Pedermembran 19 gehalterten Ende .des Stößels 22 ist in dem Stößel 22 eine erste Sackbohrung 27 axial und zentrisch angebracht. Der Schraubbolzen 13 weist ebenfalls eine axiale und zentrische zweite Sackbohrung 28 auf, an deren Boden ein Draht 26 befestigt ist, der aus der ersten Sackbohrung 27 in die zweite Sackbohrung 28 hineinragt und an seinem Ende ein Dämpfungskölbchen 25 trägt. Das andere Ende des Stößels 22 ragt in eine Auslaßbohrung 30 hinein und läuft auf eine, ebenfalls in die Auslaßöffnung 30 von der gegenüberliegenden Seite hereinragende Buchse 32 zu, die eine Einlaßbohrung 31 aufweist.

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Da es sich bei der in Figur 1 dargestelllten Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Druckregelventils um einen Schließer handelt, befindet sich der Stößel 22 im Ruhezustand, d.h. bei nicht erregtem Stellmagneten 15 in einer von der Buchse 32 abgerückten Position. Das Arbeitsmedium kann damit durch die Einlaßbohrung 31 in die Auslaßbohrung 30 fließen. Das Ventil ist geöffnet. Wird der Stellmagnet 15 erregt, bewegt sich der den Stößel 22 umschließende Anker 231 auf die Jochhälfte l8l zu, bis der Stößel 22 auf der Stirnfläche 3²I der Buchse 32 aufliegt. Ist der Duchmesser des Stößels größer als die Öffnung 33 der Einlaßbohrung 31 wird der Fluß des Arbeitsmediums aus der Einlaßbohrung 31 in die Auslaßbohrung 30 unterbrochen, das Ventil sperrt. Bei der Auslenkung des Stößels 22 wird dieser hydraulisch gedämpft, da das Dämpfungskölbchen 25, das starr durch den Draht 26 mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, sich in der ersten Sackbohrung 27» die mit einem viskosen Arbeitsmittel gefüllt ist, bewegt. Der Einfluß der Dämpfung des Dämpfungskölbchens 25 auf den Stößel 22 ist dabei so gewählt, daß das Schaltverhalten des Druckregelventils nur wenig beeinflußt, die Sehwxngungsneigung des Stößels 22 jedoch wirksam unterdrückt wird. Das Dämpfungskölbchen 25 ist über den Draht 26 am Boden der zweiten Sackbohrung 28 im Schraubbolzen 13 befestigt, dadurch werden kaum radiale Kräfte von dem Dämpfungskölbchen 25 auf den Stößel 22 übertragen, die bei nicht zentrischem Einbau des Stößels 22 in das Druckregelventil und damit nicht axialer Auslenkung bei Erregung des •Magneten auftreten würden. Der Spalt zwischen dem Dämpfungskölbchen 25 und der Innenwand der ersten Sackbohrung 27 im Stößel 22 ist sehr gering bemessen. Um die Dämpfungscharakteristik des Dämpfungskölbchens 25 bei sich verändernder Temperatur konstant zu halten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Dämpfungskölbchen 25 aus einem Material hergestellt, das einen großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie z.B. Aluminium, hat. Demgegenüber ist der Stößel 22 aus einem Material hergestellt, das einen geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise Messing, hat. Wird bei abnehmender Temperatur die

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Viskosität des Arbeitsmediums in der ersten Sackbohrung 27 höher, vergrößert sich durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Dämpfungskölbchens 25 und des Stößels 22 der Spalt an der Innenwand der .ersten Sackbohrung 27, der das Dämpfungsverhalten des Dämpfungskölbchens 25 bestimmt.

Wird das Druckregelventil zwischen den Schaltendzuständen "Ein" und "Aus" auf seiner Druck-Kraft-Kennlinie betrieben, wird der im jeweiligen Punkt der Kennlinie geregelte Druck durch den Querschnitt bestimmt, durch den das Arbeitsmedium zwischen der Öffnung 33 der Buchse 32 und der Stirnfläche des Stößels 22 strömen kann. Ist der Durchmesser der Stirnfläche des Stößels 22 sehr viel größer als der Druchmesser der Öffnung 33, entsteht eine hydraulische Drossel und der Strömungswiderstand wird stark abhängig von der Viskosität des Arbeitsmediums. Aus diesem Grunde ist der Durchmesser der Stirnfläche des Stößels 22 nur wenig größer als der Durchmesser der Öffnung 33. Zudem ist die Stirnfläche 34 der Buchse 32 abgeschrägt, so daß der Stößel 22 bei Schließen des Ventiles auf einer ringförmigen Kante der Büchse 32 aufliegt. Hierdurch ist eine hydraulische Blende realisiert, deren Widerstand weitgehend unabhängig von der Viskosität des Arbeitsmediums ist. Beim Zusammenbau des Druckregelventils nach Figur 1 kann der Arbeitspunkt durch Verdrehen des Schraubbolzens 13 einjustiert werden, indem der axiale Nullpunkt des Stößels 22 eingestellt wird. Der Deckel 11 des Ventilgehäuses 10 ist vorzugsweise aus einem plastischen Material, beispielsweise Polyamid hergestellt. Dann kann der Schraubbolzen 13 mit selbstschneidenden Gewinde ausgestattet werden, so daß sich nach dem Einschrauben des Schraubbolzens 13 ein selbsthaftender Sitz durch plastische Verformung des Materiales des Deckels 11 ergibt. Durch axiale Verschiebung der Buchse 32 kann überdies der Arbeitsbereich des Druckregelventiles auf der Druck-Kraft-Kennlinie eingestellt werden. Diese Kennlinie, die in der Regel einen hyperbolischen Verlauf hat, ist durch spezielle Ausbildung der Jochhälfte 181 das ein kombiniertes Flachanker-Tauchanker-Verhalten zur Folge hat, linearisiert worden, so daß durch axiale Verschiebung der Buchse

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der optimale Arbeitspunkt auf der Kennlinie eingestellt werden kann.

In Figur 2 ist eine zweite Ausfuhrungsform eines als Öffner arbeitenden erfindungsgemäßen Druckregelventiles dargestellt. Dieses Druckregelventil weist nur eine Jochhälfte 182 und einen vergrößerten Anker 132 auf. Zwischen dem Schraubbolzen 13 und dem Stößel 22 ist eine Schraubfeder 35 angeordnet, die den Stößel 22 in ruhendem Zustand des Druckregelventils auf die Öffnung 33 der Buchse 32 aufdrückt. Wird der Stellmagnet 15 von Strom durchflossen, rückt der Anker 132 auf die Jochhälfte 182 zu, dadurch wird der Weg für das Arbeitsmedium von der Einlaßbohrung zur Auslaßbohrung 33 frei. Auch in diesem Falle kann die Einstellung des Nullpunktes und des Arbeitspunktes des Stößels durch Verdrehen des Schraubbolzens 13 bzw. durch axiale Verschiebung der Buchse 32 bewirkt werden.

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Claims

Patentansprüche

/1J .Druckregelventil mit einer radial angeordneten Bohrung zum Auslaß des Arbeitsmediums und mit einer axial angeordneten in die Auslaßbohrung hineinragenden Buchse zum Einlaß des Arbeitsmediums und mit einem axial angeordneten, magnetisch auslenkbaren Stößel, der auf einer Seite in einer Membranaufhängung und auf der anderen Seite in einem Gleitlager gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Ventilgehäuse (10) verbundenes Dämpfungskölbchen (25) in einer ersten axialen Sackbohrung (27) des Stößels (22) angeordnet ist.
2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungskölbchen (25) mit einem axialen Draht (26) am Boden einer im Deckel (11) des Ventilgehäuses (10) angeordneten zweiten Sackbohrung (28)-befestigt ist.
3· Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sackbohrung (28) in einem in den Deckel (11) des Ventilgehäuses (10) axial einschraubbaren Schraubbolzen (13) angeordnet ist.
4. Druckventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (10) aus einem elastischen Material, vorzugsweise Polyamid, hergestellt ist, und daß der Schraubbolzen (13) ein selbstscheidendes Gewinde aufweist.

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5. Druckregelventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet;, daß das Dämpfungskölbchen (25) aus einem Werkstoff mit hohem thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Stößel

(22) aus einem Werkstoff mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt ist.
6. Druckregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungskölbchen (25) aus Aluminium und der Stößel (22) aus Messing hergestellt ist.
7. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (22) einen magnetischen Anker (231) trägt, daß das Druckregelventil einen Stellmagneten (15) aufweist, und daß der Stößel (22) bei Erregung des Stellmagneten (15) die in die radiale Auslaßbohrung (30) weisende Öffnung' (31) der Buchse (32) verschließt.
8. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (22) einen magnetischen Anker

• (231) trägt, daß das Druckregelventil einen Stellmagneten (15) aufweist, daß der Stößel (22) mit seinem einen Ende

/vermittels einer Schraubenfeder (35) vorgespannt ist und die in die radiale Auslaßbohrung (30) weisende Öffnung (33) der Buchse (32) verschließt und bei Erregung des Stellmagneten (15) die Öffnung (33) der Buchse (32) freigibt.

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9- Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (33) der Buchse (32) einen gegenüber ihrer Durchgangsbohrung vergrößerten Durchmesser hat und die dem Stößel (22) gegenüberliegende Stirnfläche (3*0 der Buchse (32) abgeschrägt ist.
10. Druckregelventil nach Anspruch 8 oder 9_S dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (32) axial verschiebbar ist.
11. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (231, 232) als kombinierter Flach- und Tauchanker ausgebildet ist.

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