DE3135261C2

DE3135261C2 - Electrically operated pressure reducing valve

Info

Publication number: DE3135261C2
Application number: DE3135261A
Authority: DE
Inventors: Reiner 8781 Neuendorf Bartholomäus
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1981-09-05
Filing date: 1981-09-05
Publication date: 1987-05-07
Also published as: DE3135261A1

Abstract

Bei einem Druckreduzierventil ist das vom Anker des Magnetantriebes betätigte Ende des Regelkolbens mit einem Metallbalg größeren Durchmessers als der Kolben verbunden. Auf diesen Metallbalg wirkt der Regeldruck gegensinnig zur Magnetkraft, so daß ohne Querschnittsänderung des Kolbens auch verhältnismäßig kleine Regeldrücke einstellbar sind.In a pressure reducing valve, the end of the control piston that is actuated by the armature of the magnetic drive is connected to a metal bellows that has a larger diameter than the piston. The control pressure acts on this metal bellows in the opposite direction to the magnetic force, so that relatively small control pressures can be set without changing the cross-section of the piston.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betätigtes Druckreduzierventil zur Steuerung des Druckmittelweges von einem mit einer Druckmittelquelle verbundenen Einlaß zu einem den Regeldruck führenden Auslaß, mit einem Kolben, der vom Anker des Magneten betätigt ist und dessen dem Anker abgekehrte Stirnfläche vom Regeldruck beaufschlagt ist.The invention relates to an electrically operated pressure reducing valve for controlling the pressure medium path from an inlet connected to a pressure medium source to an outlet carrying the control pressure, with a piston which is actuated by the armature of the magnet and whose front surface facing away from the armature is actuated by the control pressure.

Ein solches Druckreduzierventil ist aus der älteren Anmeldung P 31 25 143.9 bekannt. Es handelt sich um ein Dreiwegeventil, bei dem der Kolben eine Ringnut aufweist, die über eine Längsbohrung im Kolben mit dem stirnseitig angeordneten Auslaß in Verbindung steht. Je nach Stellung des Kolbens gerät die Ringnut in Überdeckung mit dem Einlaß oder mit einer mit dem Tank verbundenen Öffnung. Der Magnetantrieb besteht aus einer Spulenwicklung und einem verschiebbaren Anker, der auf den Kolben wirkt. Der mit dem Kolben einstellbare Regeldruck steigt proportional mit dem Anstieg des Stroms in der Wicklung. Der Anstieg des Regeldrucks ist nahezu linear.Such a pressure reducing valve is known from the older application P 31 25 143.9. It is a three-way valve in which the piston has an annular groove that is connected to the outlet on the front via a longitudinal bore in the piston. Depending on the position of the piston, the annular groove overlaps with the inlet or with an opening connected to the tank. The magnetic drive consists of a coil winding and a movable armature that acts on the piston. The control pressure, which can be adjusted with the piston, increases proportionally with the increase in the current in the winding. The increase in the control pressure is almost linear.

Will man nun unter Beibehaltung des gleichen Magnetantriebes unterschiedliche maximale Regeldrücke erhalten, so ist es bekannt, zu diesem Zweck den Kolbendurchmesser zu ändern. Da der Regeldruck jeweils entgegen der vom Magnet aufgebrachten Kraft auf den Kolben wirkt, ändert sich der jeweilige Regeldruck mit dem Quadrat des Kolbendurchmessers nach folgender Beziehung
D ² · p _D = d ² · p _d.
If you want to achieve different maximum control pressures while maintaining the same magnetic drive, it is known that the piston diameter can be changed for this purpose. Since the control pressure acts on the piston in the opposite direction to the force applied by the magnet, the respective control pressure changes with the square of the piston diameter according to the following relationship:
D ² · p _D = d ² · p _d .

Wird also beispielsweise bei einem Strom von 800 mA und bei einem Kolbendurchmesser von 6 mm ein maximaler Regeldruck von 19,5 bar erzeugt und soll bei gleichem Magnetantrieb der geforderte Regeldruck nur mehr 3,5 bar sein, so ergibt sich nach obiger Formel ein neuer Kolbendurchmesser von etwa 14 mm.For example, if a maximum control pressure of 19.5 bar is generated at a current of 800 mA and a piston diameter of 6 mm, and the required control pressure is only to be 3.5 bar with the same magnetic drive, the above formula results in a new piston diameter of approximately 14 mm.

Der größere Kolbendurchmesser hat neben einer Vergrößerung der Baugröße des Ventils vor allem zur Folge, daß sich im Spalt zwischen dem Kolben und der den Kolben aufnehmenden Büchse mehr Verschmutzungspartikel festsetzen können, die vor allem aus metallischem Abrieb herrühren, so daß mit einer Verschlechterung der Kennlinie zu rechnen ist. Es hat sich gezeigt, daß mit steigendem Kolbendurchmesser die Hysterese größer wird und die Betriebssicherheit abnimmt. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der vom Magnetantrieb eingenommene Raum mit Druckmittel gefüllt ist, also mit der zum Tank rückführenden Öffnung verbunden ist. Auch wenn zwischen dieser Öffnung und dem Magnetraum ein Filter eingebaut ist, können sehr feine Abriebpartikel von der Kolbenseite in den Magnetraum übertreten, die Magnetspalte zusetzen und zum Klemmen führen.The larger piston diameter not only increases the size of the valve, but also means that more dirt particles, mainly from metal abrasion, can become trapped in the gap between the piston and the sleeve that holds the piston, so that a deterioration in the characteristic curve is to be expected. It has been shown that as the piston diameter increases, the hysteresis increases and operational reliability decreases. This is particularly true if the space occupied by the magnetic drive is filled with pressure medium, i.e. is connected to the opening leading back to the tank. Even if a filter is installed between this opening and the magnetic space, very fine abrasion particles can pass from the piston side into the magnetic space, block the magnetic gaps and cause jamming.

Somit besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein Druckreduzierventil der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß bei gleichen Stellkräften, also gleichem Magnetantrieb geringere Regeldrücke einstellbar sind, ohne daß die Linearität und Hysterese gegenüber einem Ventil mit höherem Regeldruck verschlechtert sind.The object underlying the invention is therefore to design a pressure reducing valve of the type described at the outset in such a way that lower control pressures can be set with the same actuating forces, i.e. the same magnetic drive, without the linearity and hysteresis being impaired compared to a valve with a higher control pressure.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das dem Anker zugekehrte Kolbenende mit einem Metallbalg verbunden ist, der vom Regeldruck entgegen der Magnetkraft des Ankers beaufschlagt ist.This object is achieved according to the invention in that the piston end facing the armature is connected to a metal bellows which is acted upon by the control pressure counter to the magnetic force of the armature.

Auf diese Weise braucht der Durchmesser des Kolbens für ein Ventil mit geringeren Regeldrücken nicht vergrößert zu werden. Der Kolbendurchmesser kann vielmehr unverändert bleiben. Die bei gleicher Stellkraft des Magnetantriebes für den kleineren Regeldruck erforderliche Gegenkraft wird vielmehr von dem Metallbalg aufgebracht, der von dem Regeldruck beaufschlagt ist und dessen Durchmesser größer ist als der Kolbendurchmesser. Der Metallbalg selbst weist eine äußerst minimale Hysterese auf. Der kleinere Kolbendurchmesser führt zu geringerem Abrieb und erhöht die Betriebssicherheit. Es ergibt sich bei Verwendung des Metallbalges eine Gewichtsersparnis und eine erhebliche Verkleinerung der Einbaumaße für das Ventil. Darüber hinaus ist der Magnetraum gegenüber den Druckmittelräumen durch den Metallbalg abgedichtet, so daß kein Abrieb in den Magnetraum gelangen kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn solche Ventile bei Fahrzeugen Verwendung finden, bei denen je nach Wartung der Verschmutzungsgrad des Druckmittels sich stark verändern kann.In this way, the diameter of the piston does not need to be increased for a valve with lower control pressures. The piston diameter can remain unchanged. The counterforce required for the lower control pressure with the same actuating force of the magnetic drive is instead applied by the metal bellows, which is acted upon by the control pressure and whose diameter is larger than the piston diameter. The metal bellows itself has an extremely minimal hysteresis. The smaller piston diameter leads to less abrasion and increases operational reliability. Using the metal bellows results in a weight saving and a significant reduction in the installation dimensions for the valve. In addition, the magnet chamber is sealed from the pressure medium chambers by the metal bellows, so that no abrasion can get into the magnet chamber. This is particularly advantageous when such valves are used in vehicles in which the degree of contamination of the pressure medium can change significantly depending on maintenance.

Ein Ausführungbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen Achsenschnitt durch ein Dreiwege- Druckreduzierventil, und Fig. 1 is an axial section through a three-way pressure reducing valve, and

Fig. 2 eine Kennlinie. Fig. 2 a characteristic curve.

In Fig. 1 weist das Ventil 10 eine Büchse 11 und eine in einer Bohrung der Büchse 11 verschiebbaren Kolben 12 auf. Die Büchse besitzt einen mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbundenen Einlaß 13, stirnseitig einen mit einem nicht dargestellten Verbraucher verbundenen Auslaß 14 und ferner eine Öffnung 15, die an einen Rücklauf zum Tank angeschlossen ist. Die Büchse selbst sitzt in einem nicht dargestellten Gehäuse.In Fig. 1, the valve 10 has a sleeve 11 and a piston 12 that can be moved in a bore of the sleeve 11. The sleeve has an inlet 13 connected to a pressure medium source (not shown), an outlet 14 on the front side that is connected to a consumer (not shown), and also an opening 15 that is connected to a return line to the tank. The sleeve itself is located in a housing (not shown).

Der Kolben 12 weist eine Ringnut auf, die über eine Längsbohrung 17 mit dem Auslaß 14 in Verbindung steht.The piston 12 has an annular groove which is connected to the outlet 14 via a longitudinal bore 17 .

Der Magnetantrieb besteht aus einer Wicklung 20 und einem verschiebbaren Anker 21, der über einen Stößel 22 auf den Kolben 12 wirkt. Bei ansteigendem Strom in der Wicklung 20 bewegt sich der Anker 21 nach unten und verschiebt den Kolben, so daß die Ringnut 16 in zunehmendem Maße mit dem Einlaß 13 in Verbindung gelangt, wodurch sich der Regeldruck im Auslaß 14 erhöht. Die Verschiebung des Kolbens 12 durch die Magnetkraft erfolgt gegen den die Stirnseite des Kolbens beaufschlagenden Regeldruck.The magnetic drive consists of a winding 20 and a movable armature 21 , which acts on the piston 12 via a tappet 22. When the current in the winding 20 increases, the armature 21 moves downwards and displaces the piston so that the annular groove 16 increasingly comes into contact with the inlet 13 , thereby increasing the control pressure in the outlet 14. The displacement of the piston 12 by the magnetic force takes place against the control pressure acting on the front side of the piston.

Es ist bereits ausgeführt worden, daß der Kolbendurchmesser und damit die auf die Stellkraft des Magnetantriebes rückwirkende Kraft vergrößert werden muß, wenn man bei gleichem Magnetantrieb einen geringeren höchstzulässigen Regeldruck des Ventils erzielen will.It has already been explained that the piston diameter and thus the force acting on the actuating force of the magnetic drive must be increased if a lower maximum permissible control pressure of the valve is to be achieved with the same magnetic drive.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dagegen ein Metallbalg 23 vorgesehen, dessen unteres Ende an einer Scheibe 24 befestigt ist, die mit dem Kolben 12 fest verbunden ist, und deren obere Seite mit einer Schraube 25 verbunden ist, die in das Gehäuse 26 des Magnetantriebs eingeschraubt ist und somit den Druckmittelraum 27 vom Magnetraum 28 abdichtet. Der Stößel 22 erstreckt sich durch das Innere des Metallbalges 23 und ist in Anlage an der Stirnseite des Kolbens 12.In the embodiment of the invention, however, a metal bellows 23 is provided, the lower end of which is attached to a disk 24 which is firmly connected to the piston 12 , and the upper side of which is connected to a screw 25 which is screwed into the housing 26 of the magnetic drive and thus seals the pressure medium chamber 27 from the magnet chamber 28. The tappet 22 extends through the interior of the metal bellows 23 and is in contact with the front side of the piston 12 .

Die von der Ringnut 16 des Kolbens 12 zum Auslaß 14 führende Längsbohrung 17 ist verlängert und steht über eine Querbohrung 29 mit dem Raum 27 in Verbindung. Damit ist die Scheibe 24 bzw. der Metallbalg mit dem Regeldruck beaufschlagt. Der Durchmesser des Metallbalges ist so gewählt, daß die für den Magnet erforderliche Gegenkraft erzielt wird, wenn bei gleicher Stellkraft ein kleinerer höchstzulässiger Regeldruck mit dem Ventil eingestellt werden soll. Beim Anstieg des Regeldruckes wird der Metallbalg zusammengedrückt und zieht den an ihm befestigten Kolben 12 mit. Diese Druckkraft wirkt auf den Stößel 22 des Ankers 21.The longitudinal bore 17 leading from the annular groove 16 of the piston 12 to the outlet 14 is extended and is connected to the chamber 27 via a transverse bore 29. The control pressure is thus applied to the disc 24 or the metal bellows. The diameter of the metal bellows is selected so that the counterforce required for the magnet is achieved if a smaller maximum permissible control pressure is to be set with the valve at the same actuating force. When the control pressure increases, the metal bellows is compressed and pulls the piston 12 attached to it with it. This pressure force acts on the tappet 22 of the armature 21 .

In Fig. 2 ist die Kennlinie für ein Ventil mit einem höchstzulässigen Regeldruck von 18 bar dargestellt, wobei sich eine sehr gute Linearität und sehr geringe Hysterese ergibt. Wird dieses Ventil unter Verwendung des Metallbalges so umgerüstet, daß der höchstzulässige Regeldruck nur mehr 3 bar beträgt, so verschlechtern sich weder Hysterese noch Linearität der Kennlinie. Fig. 2 shows the characteristic curve for a valve with a maximum permissible control pressure of 18 bar, which results in very good linearity and very low hysteresis. If this valve is converted using the metal bellows so that the maximum permissible control pressure is only 3 bar, neither the hysteresis nor the linearity of the characteristic curve deteriorates.

Claims

1. Electrically operated pressure reducing valve for controlling the pressure medium path from an inlet connected to a pressure medium source to an outlet carrying the control pressure, with a piston which can be actuated by the armature of the magnet and whose end face facing away from the armature is acted upon by the control pressure, characterized in that the end of the piston ( 12 ) facing the armature ( 21) is connected to a metal bellows (23 ) which is acted upon by the control pressure counter to the magnetic force of the armature.

2. Pressure reducing valve according to claim 1, characterized in that the metal bellows seals the space ( 27 ) subjected to the control pressure against the magnet space ( 28 ).

3. Pressure reducing valve according to claim 1 or 2, characterized in that a tappet ( 22 ) connected to the armature and acting on the piston ( 12 ) is arranged within the metal bellows ( 23 ).

4. Pressure reducing valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piston ( 12 ) has a longitudinal bore ( 17 ) for connecting the outlet ( 14 ) with the space ( 27 ) located outside the metal bellows.

5. Pressure reducing valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the diameter of the metal bellows is larger than the diameter of the piston.