DE2813618C2

DE2813618C2 - Elektromagnetisch betätigtes Druckregelventil

Info

Publication number: DE2813618C2
Application number: DE2813618A
Authority: DE
Inventors: Anton 7141 Schwieberdingen Eckhard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1987-01-15
Also published as: FR2421418A1; FR2421418B1; JPS6149544B2; DE2813618A1; JPS54133630A; CH639215A5

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigten Druckregelventil mit einem Proportionalmagnet nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon ein derartiges Druckregelventil aus der DE-OS 26 02 844 bekannt, bei dem ein Vorsteuerventil mit einem Proportionalmagneten zu einer eigenen Baueinheit zusammengefaßt sind, die an ein zusätzliches Gehäuse anbaubar ist, in dem erst ein Hauptventil liegt. Das Hauptventil hat einen Steuerschieber, der drei Anschlüsse steuert und der in einer ersten Ausführungsform von keiner Feder belastet ist. Die fehlende Federbelastung hat den Nachteil, daß eine genaue Druckregelung im Bereich nahe Null kaum mehr möglich sein dürfte, zumal dann ein den Steuerschieber betätigendes Druckgefälle bei der vorgesteuerten Ventilbauweise nicht mehr stets vorhanden ist. So können hier Fälle auftreten, bei denen am Verbraucheranschluß für geregelten Druck ein Druck herrscht, der dem am Proportionalmagnet vorgegebenen Sollwert entspricht, wobei gleichzeitig der Hohlschieber den Verbraucheranschluß zum Rücklauf entlastet oder auch mit dem Zulauf verbindet. Die Lage des Hohlschiebers ist somit instabil und das Druckregelventil neigt daher zu Schwingungen. Zudem ist dieses Ventil nicht in Patronenbauweise ausgebildet.
Bei einer zweiten Ausführungsform dieses Druckregelventils nach der DE-OS 26 02 844 ist im Vorsteuerraum eine Feder angeordnet, die den Steuerschieber in Richtung einer Stellung belastet, in welcher die Verbindung vom Zulauf zum Verbraucheranschluß aufgesteuert wird. Bei dieser Bauart muß am Verbraucheranschluß mindestens ein Druck beibehalten werden, welcher der Kraft der Feder entspricht. Ein Druck unterhalb dieser Grenze kann nicht mehr gesteuert werden.
Ferner ist aus der DE-OS 24 16 235 ein Druckregelventil aus Proportionalmagnet, Vorsteuerventil und Hauptventil bekannt, von denen das Hauptventil in Patronenbauweise ausgeführt ist. Dabei ist das Vorsteuerventil in aufwendiger Weise in einem gesonderten Baukörper ausgebildet, der quer zu dem als 2-Wege-Patrone ausgebildeten Hauptsteuerventil angeordnet ist. Neben dieser aufwendigen Bauweise ist vor allem von Nachteil, daß die den Hauptsteuerschieber belastende Feder in einem Vorsteuerraum liegt, so daß auch hier ein Druckbereich nahe Null kaum mehr gesteuert werden kann. Zudem beeinflußt die Lage der die Steuerkammer mit dem Zulauf verbindenden Drossel im Schieber in einem von der Strömung beeinflußbaren Bereich bei bestimmten Betriebszuständen in ungünstiger Weise die Arbeitsweise des Druckregelventils.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik, ein einfach und kompaktbauendes Druckregelventil in Patronenbauweise zu schaffen, das auch im Druckbereich nahe Null eine genaue Druckregelung ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Auf diese Weise wird ein Druckregelventil in Patronenbauweise erreicht, das neben seiner einfachen und äußerst kompakten Bauweise eine genaue Druckregelung auch im Druckbereich nahe Null erlaubt. Durch die Vorspannung des Hauptsteuerschiebers derart, daß der Steuerdruck in der Steuerkammer nunmehr der Summe aus Federkraft und Arbeitsdruck das Gleichgewicht hält, kann trotz einem Steuerdruck von wenigen bar ein Arbeitsdruck nahe Null gefahren und stabil geregelt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Druckreglers möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil zeigt, und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Das elektromagnetisch betätigte Druckregelventil 10 hat einen Proportionalmagnet 11, der an einem ein Vorsteuerventil 12 und ein Hauptsteuerventil 13 aufnehmenden Gehäuse 14 angeflanscht ist. Das Gehäuse 14 selbst ist rotationssymmetrisch und in sogenannter Cartridge-Bauweise ausgebildet. Es weist eine erste Stirnfläche 15 auf, von der eine erste, axial und zentrisch angeordnete Sacklochbohrung 16 ausgeht. In letzterer sind zwei Ringnuten 17, 18 im Abstand voneinander angeordnet, von denen die außenliegende (17) mit einem Zulauf-Anschluß 19 und die innenliegende (18) mit einem Rücklauf-Anschluß 21 verbunden sind. Die Sacklochbohrung 16 nimmt als Teil des Hauptsteuerventils 13 einen Steuerschieber 22 auf, der becherförmig und als Hohlschieber ausgebildet ist. Mit seinem geschlossenen Ende 23 begrenzt er in der Sacklochbohrung 16 eine Steuerkammer 24; mit seinem offenen Ende 25 ist er einem in der ersten Stirnseite 15 ausgebildeten Verbraucher-Anschluß 26 zugewandt, in dem der Druck geregelt werden soll. Zudem befindet sich eine den Steuerschie -ber 22 belastende Feder 27 auf dieser Seite des geregelten Drucks, die sich an einem das Gehäuse 14 aufnehmenden Maschinenblock 28 abstützt und teilweise in den Steuerschieber 22 hineinragt. Etwa in der Mitte des Steuerschiebers 22 weist er radial verlaufende Steueröffnungen 29 auf, die am Außenumfang den Ringnuten 17, 18 zugeordnete Steuerkanten 31, 32 bilden.
Der ersten Stirnfläche 15 liegt am Gehäuse 14 eine zweite, dem Proportionalmagnet 11 zugewandte Stirnfläche 33 gegenüber, von der aus eine zweite Sacklochbohrung 34 ausgeht. Letztere liegt gleichachsig zur ersten Sacklochbohrung 16 und ist durch einen Steg 35 von ihr getrennt. Im Steg 35 sind ein Ventilsitz 36 und eine Drosselstelle 37 ausgebildet, über welche die zweite Sacklochbohrung 34 mit der Steuerkammer 24 Verbindung hat. Ferner hat die Steuerkammer 24 über eine im Gehäuse 14 angeordnete Drossel 38 und Querbohrungen 39 mit dem Zulauf-Anschluß 19 Verbindung. Am Ventilsitz 36 liegt als Teil des Vorsteuerventils 12 ein Schließkörper 41 an, dem eine Feder 42 sowie ein in der zweiten Sacklochbohrung 34 gleitend geführtes Federwiderlager 43 zugeordnet sind. Das Federwiderlager 43 stützt sich an einem Stößel 44 des Proportionalmagneten 10 ab. Die zweite Sacklochbohrung 34 ist ferner über im Gehäuse 14 angeordnete Querbohrungen 45 mit dem Rücklauf-Anschluß 21 verbunden. Im Steuerschieber 22 ist nahe den Steueröffnungen 29 ein Absatz 46 ausgebildet, an dem sich die Feder 27 abstützt.
Die Wirkungsweise des Druckregelventils 10 ist wie folgt: Der weggeregelte Proportionalmagnet 11 spannt über das verstellbare Federwiderlager 43 die Feder 42 auf eine bestimmte Kraft vor. Aus dieser Kraft und dem wirksamen Querschnitt des Schließkörpers 41 im Ventilsitz 36 resultiert ein Druck, der in der Steuerkammer 24 auf den Steuerschieber 22 wirkt. Der Steuerölzulauf vom Zulauf-Anschluß 19 über die Querbohrung 39 in die Steuerkammer 24 wird durch die Drossel 38 begrenzt. Entgegen diesem Druck in der Steuerkammer 24 wirken auf den Steuerschieber 22 der zu regelnde Druck im Verbraucher-Anschluß 26 sowie die Kraft der Feder 27.
Überwiegt der Druck in der Steuerkammer 24, so wird der Steuerschieber 22 gegen die Kraft der Feder 27 nach unten gedrückt und verbindet den Zulauf-Anschluß 19 über die Ringnut 17 und die Steueröffnungen 29 mit dem Verbraucher-Anschluß 26. Da der Versorgungsdruck im Zulauf-Anschluß 19 stets höher ist als der zu regelnde Druck im Verbraucher- Anschluß 26, strömt Druckmittel zum Verbraucher-Anschluß 26, bis am Steuerschieber 22 sich wieder ein Kräftegleichgewicht einstellt und die Steuerkante 32 diese Verbindung zusteuert.
Ist umgekehrt der Druck in dem Verbraucher-Anschluß 26 zu hoch, so bewegt sich der Steuerschieber 22 unterstützt durch die Kraft der Feder 27 in die erste Sacklochbohrung 16 hinein. Dabei steuert er mit seiner Steuerkante 31 die Verbindung vom Verbraucher-Anschluß 26 zum Rücklauf-Anschluß 21 auf, während die Verbindung zum Zulauf-Anschluß 19 gesperrt ist. Nun kann sich der Druck im Verbraucher-Anschluß 26 so lange abbauen, bis sich wieder ein Kräftegleichgewicht am Steuerschieber 22 einstellt und diese Verbindung zum Rücklauf-Anschluß 21 zugesteuert wird.
Auf diese Weise kann die Höhe des Drucks im Verbraucher-Anschluß 26 direkt proportional zur Größe des elektrischen Eingangssignales am Magneten 11 geregelt werden. Da hierbei die Feder 27 auf der Seite des geregelten Drucks angeordnet ist, ist auch bei Druckbereichen nahe Null noch eine genaue Druckregelung erreichbar. Zudem führt die gezeigte Bauweise nicht nur zu einem äußerst einfachen und kompakten Aufbau des Druckregelventils, sondern begünstigt zugleich eine schwingungsarme und genaue Arbeitsweise über den gesamten Drucksteuerbereich. Insbesondere die Hohlschieberbauweise des Steuerschiebers 22 mit seiner Dreiwege-Druckminderfunktion in Kombination mit der Anordnung des Steuerschiebers in der Sacklochbohrung begünstigt die Vereinigung dieser Vorteile in einem Gerät, das sich zudem auch für relativ große hydraulische Ströme eignet.
Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Bauart möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Obwohl eine geringe negative Überdeckung bezüglich der Steuerkanten 31, 32 meist vorteilhaft ist, kann unter besonderen Betriebsbedingungen diese Überdeckung auch als Null- oder positive Überdeckung ausgebildet werden.

Claims

1. Elektromagnetisch betätigtes Druckregelventil mit einem Proportionalmagnet, einem von letzterem betätigten Vorsteuerventil und einem dazugehörenden Hauptsteuerventil, dessen Steuerschieber die Verbindungen von einem Verbraucher-Anschluß für geregelten Druck zu einem Zulauf-Anschluß und zu einem Rücklauf-Anschluß steuert und der von den Drücken im Verbraucher-Anschluß und in einer Steuerkammer sowie von der Kraft einer Feder beaufschlagt ist, um den Druck im Verbraucher-Anschluß proportional zur Größe des elektrischen Eingangssignals am Proportionalmagnet zu steuern, wobei der Steuerschieber und das Vorsteuerventil in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, das eine von einer Stirnseite ausgehende, den Steuerschieber aufnehmende Sacklochbohrung aufweist und bei dem der Steuerschieber ein becherförmig ausgebildeter Hohlschieber ist, dessen geschlossenes Ende die Steuerkammer in der Sacklochbohrung begrenzt und dessen offenes Ende dem in der Stirnseite liegenden Verbraucher-Anschluß zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (27) auf der Seite des Verbraucher-Anschlusses (16) angeordnet ist und daß die den Zulauf-Anschluß (19) mit der Steuerkammer (24) verbindende Drossel (38) im Gehäuse (14) liegt, das als Patrone ausgebildet ist.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Außenumfang des Hohlschiebers (25) liegenden, dem Zulauf-Anschluß (19) und dem Rücklauf-Anschluß (21) zugeordneten Steuerkanten (31, 32) mit negativer Überdeckung ausgebildet sind.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß radiale Durchbrüche (29) die Steuerkanten bilden und etwa in der Mitte des Hohlschiebers (22), bezogen auf seine Längsachse, angeordnet sind und der Hohlschieber (22) einen innenliegenden Absatz (46) für die Abstützung der Feder (27) aufweist, der in Richtung zum offenen Ende (25) hin neben den Durchbrüchen (29) liegt.