DE3439378C2

DE3439378C2 -

Info

Publication number: DE3439378C2
Application number: DE3439378A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 1984-10-27
Filing date: 1984-10-27
Publication date: 1988-06-01
Also published as: DE3439378A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil nach dem Ober begriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Druckregelventils nach dem Oberbegriff des Anspruches 8.

Druckregelventile werden beispielsweise zur Regelung von hydraulischen Drücken verwendet, die nach Art eines Magnet ventils arbeiten. In der Schließstellung verschließt es eine Steuerleitung, so daß das Fluid nicht durch das Druck regelventil strömen kann. Erst wenn sich ein bestimmter Druck in der Steuerleitung aufgebaut hat, öffnet das Druckregel ventil. Bei dem gattungsgemäßen Druckregelventil (DE-OS 31 19 049) sind als Federelemente Zentrierspinnen vorgesehen, mit denen zwei Hülsen radial lagegesichert sind. Mit den Hülsen ist der Anker verbunden, der bei Strombeaufschlagung der Spule axial verschoben wird, wodurch das als Teller ventil ausgebildete Verschlußglied in seine Offenstellung verschoben wird. Die Zentrierspinnen haben lediglich die Aufgabe, die Hülsen radial im Druckregelventil zu zentrieren. Um den erforderlichen Anpreßdruck des Verschlußgliedes in seiner Schließstellung zu erreichen, steht die Spule ständig unter Strom, so daß das Verschlußglied über den Anker in seiner Schließstellung gehalten wird.

Bei einem anderen bekannten Druckregelventil (DE-OS 32 12 977) ist der Anker mit einer freikragenden Blattfeder verbunden. Sie bildet somit einen einarmigen Hebel, der mit Abstand vom Anker im Druckregelventil befestigt ist. Infolge der als einarmiger Hebel ausgebildeten Blattfeder erfährt der Anker bei seiner Axialbewegung noch quer gerichtete Kräfte. Dadurch ist eine reibungsfreie Lagerung, die für einen einwandfreien Betrieb des Druckregelventils er forderlich ist, nicht möglich.

Es sind auch Druckregelventile bekannt (DE-OS 22 55 272 und 31 44 362), bei denen der Anker unter der Kraft einer Druckfeder steht, die über den Anker das Verschluß glied in seine Schließstellung drückt. Für die Druck feder sind Verstelleinrichtungen erforderlich, mit denen die Kraft der Druckfeder eingestellt werden kann. Die zusätzlichen Teile verteuern nicht nur die Herstellung des Druckregelventiles, sondern auch dessen Montage.

Bei anderen bekannten Druckregelventilen (DE-OS 32 27 229, DE-PS 19 64 724 und 22 06 751, US-PS 35 21 854) wird der Anker durch zwei mit Abstand voneinander liegende blatt förmige Federelemente in seiner radialen Lage gehalten. Zusätzlich ist wenigstens eine Schraubendruckfeder vorgesehen, mit der über den Anker das Verschlußglied in seine Schließ stellung gedrückt wird. Auch bei diesen bekannten Aus führungen verteuert die zusätzliche Schraubendruckfeder mit den entsprechenden Verstelleinrichtungen die Herstellung und die Montage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs gemäße Druckregelventil und das gattungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Druckregelventils so auszu bilden, daß da Druckregelventil aus nur wenigen Bauteilen einfach und kostengünstig so hergestellt werden kann, daß die für einen bestimmten maximalen Druck notwendige, auf das Verschlußglied in der Schließstellung wirkende Vorspann kraft ohne zusätzliche Druckerzeugungsmittel erreicht wird.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Druckregelventil erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungs gemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 8 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Druckregelventils wird mit den beiden Federelementen nicht nur der Anker radial lagege sichert, sondern mit ihnen wird das Verschlußglied in seiner Verschießstellung derart belastet, daß bei stromloser Spule auf das Verschlußglied eine Kraft wirkt, die dem maximal in der Steuerleitung zu erzeugenden Druck entgegengerichtet und gleich groß ist. Da die Feder elemente in der Einbaulage vorgespannt sind, sind zur Erzeugung der für einen bestimmten maximalen Druck in der Steuerleitung notwendigen Vorspannkraft keine zu sätzlichen Druckelemente, wie Schraubendruckfedern oder dgl., erforderlich. Daher entfallen auch Verstellein richtungen für derartige Druckelemente. Das erfindungs gemäße Druckregelventil zeichnet sich daher durch einen einfachen Aufbau und eine geringe Störanfälligkeit aus.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich das Druck regelventil innerhalb kürzester Zeit einfach montieren. Beim Aufschieben des Gehäuses des Elektromagneten auf den vormontierten Ventilkörper werden die beiden Feder elemente elastisch gebogen und damit vorgespannt. Das Gehäuse des Elektromagneten kann so weit auf den Ventil körper geschoben werden, bis die erforderliche Vorspann kraft erzielt wird, die für einen bestimmten maximalen Druck in der Steuerleitung erforderlich ist. Erst an schließend, wenn die Federelemente die erforderliche Vorspannung haben, wird das Gehäuse mit dem Ventilkörper verbunden. Auf diese Weise können Fertigungstoleranzen der Einzelteile des Druckregelventiles bereits bei der Montage berücksichtigt werden. Dadurch ist es möglich, beim Verlauf der Druck-Stromstärke-Kennlinie im Be triebsbereich um den Einstellpunkt die Exemplarstreuung schon bei der Montage auf ein Minimum zu reduzieren, so daß das Druckregelventil nicht mehr nachträglich justiert werden muß. Da das Druckregelventil darüber hinaus nur aus wenigen Bauteilen besteht, ist die Montage einfach und kostengünstig durchzuführen.

Bei einem mechanischen Druckregelventil (DE-OS 28 53 718) ist es bekannt, einen Ventilkolben mittels einer Scheibe, die unter der Kraft einer Druckfeder steht, in seiner Schließ stellung zu halten. Die Druckfeder stützt sich am Boden eines Gehäuses ab und drückt die Scheibe, an der der Ventilkörper anliegt, gegen eine Seite des Ventilkörpers, so daß der Ventilkolben seine Schließlage einnimmt. Das Gehäuse wird in einer Lage mit dem Ventilkörper verbunden, in der die Druckfeder eine definierte Federkraft erzeugt. Fertigungstoleranzen von Bauteilen des Druckregelventiles können dadurch aber nicht ausgeglichen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den weite ren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen darge stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Axialschnitt ein Druckregelventil, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 in einem Diagramm die Abhängigkeit des Druckes von der Stromstärke des erfindungsgemäßen Druckregel ventils,

Fig. 3 teilweise im Axialschnitt und teilweise in An sicht ein Verfahren zur Herstellung des erfindungs gemäßen Druckregelventiles.

Das Druckregelventil hat einen Ventilkörper 1 mit einer Steuerleitung 2, die über eine (nicht dargestellte) Drossel öffnung mit einer Fluiddruckquelle verbunden wird. Die Steuerleitung 2 ist mit einem Verschlußglied 3 verschließbar, das in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung an einem Ventilsitz 4 anliegt und die Steuerleitung 2 ab sperrt. Der Ventilkörper 1 hat einen Ringflansch 5, mit dem der Ventilkörper bei der Montage, die noch beschrieben werden soll, in seiner Montagelage gehalten werden kann. Der Ventilkörper 1 weist Auslaßöffnungen 6 auf, die bei geöffnetem Verschlußglied 3 mit der Steuerleitung 2 leitungsverbunden sind.

Das Verschlußglied 3 sitzt auf einer Achse 7, auf der ein Anker 8 befestigt ist. Er liegt mit Spiel in einem ring förmigen Spulenkörper 9, der in einem Gehäuse 10 befestigt ist. Es übergreift den Ventilkörper 1 über einen Teil seiner Länge und ist mit ihm fest verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 1 mit einer im Querschnitt teilkreis förmigen Ringnut 11 versehen, in die das Gehäuse 10 mit einer sickenförmigen Ausformung 12 eingreift. Das Gehäuse 10 kann auch mit dem Ventilkörper 1 durch Verbördeln, Verstemmen oder Verschweißen verbunden werden. Ferner ist es möglich, das Gehäuse 10 mit einem Innengewinde zu versehen, das auf ein Außengewinde des Ventilkörpers 1 geschraubt wird.

Der Spulenkörper 9 hat elektrische Anschlüsse 13 für die Stromzuführung. Die Achse 7 liegt koaxial zum Spulenkörper 9 und trägt zwei Blattfedern 14 und 15, mit denen die Achse 7 so in einer zentrischen Lage gehalten wird, daß zwischen dem Anker 8 und dem Spulenkörper 9 ein definierter Ringspalt 16 verbleibt. Die beiden Blattfedern 14, 15 liegen mit ihren äußeren Enden an der Innenwandung 17 des Gehäuses 10 an. Da durch sind die Blattfedern und damit auch der Anker 8 und die Achse 7 radial im Gehäuse 10 fixiert, so daß bei der Axialbewegung des Ankers 8 der Ringspalt 16 zuverlässig auf rechterhalten bleibt. Damit die Blattfedern 14, 15 auf der Achse 7 axial gesichert sind, ist sie mit zwei Ringnuten 18 und 19 versehen, die beiderseits des Ankers 8 vorgesehen sind. Die Blattfedern 14, 15 sind mit einer Öffnung 20, 21 versehen, deren lichte Weite dem Durchmesser der Ringnuten 18, 19 entspricht. Zur Axialsicherung der Blattfeder 15 ist deren äußerer Rand zwischen dem Spulenkörper 9 und einem Gehäuseteil 22 eingespannt. Die auf der gegenüberliegenden Seite des Ankers 8 vorgesehene Blattfeder 14 wird durch eine Tellerfeder 23 axial gesichert. Sie liegt mit ihrem äußeren Rand auf dem äußeren Rand der Blattfeder 14 auf und stützt sich an der dem Anker 8 zugewandten Stirnseite 24 des Ventil körpers 1. Die Tellerfeder 23 ist wenigstens teilweise vor gespannt, wodurch nicht nur die Blattfeder 14, sondern auch der Spulenkörper 9 und damit auch die Blattfeder 15 fest gegen den Gehäuseteil 22 gedrückt werden.

Das Gehäuse 10 mit dem Spulenkörper 9 und der elektrischen Anschlüsse 13 bildet einen Elektromagneten 25, mit dem der Anker 8 axial verschoben werden kann. Im stromlosen Zustand des Elektromagneten 25 wird das Verschlußelement 3 über die Achse 7 durch die Kraft der vorgespannten Blattfedern 14, 15 in den Ventilsitz 4 gedrückt, so daß die Auslaßöffnungen 6 von der Steuerleitung 2 getrennt sind. In der Steuerleitung 2 kann sich ein Druck aufbauen, der vom Querschnitt der Steuerleitung und der Vorspannkraft der Blattfedern 14, 15 abhängt. Der maximale Druck p _max, der sich in der Steuer leitung 2 aufbauen kann, ist somit nur von der Vorspann kraft der Blattfedern 14, 15 und vom Querschnitt der Steuer leitung 2 abhängig. Bei der Montage des Druckregelventiles lassen sich die Blattfedern 14, 15 in einfacher Weise so vorspannen, daß der gewünschte maximale Druck p _max in der Steuerleitung 2 aufgebaut werden kann. Wenn der Elektro magnet 25 eingeschaltet wird, wirkt in bekannter Weise auf den Anker 8 und somit auf die Achse 7 eine dem Strom proportionale Kraft F, die der Federkraft der Blattfedern 14, 15 entgegenwirkt. Dadurch wird die Kraft, mit der das Ver schlußglied 3 in den Ventilsitz 4 gedrückt wird, verringert, so daß das Verschlußglied bei entsprechend geringen Drücken in der Steuerleitung 2 vom Ventilsitz abhebt und die Leitungs verbindung zwischen der Steuerleitung und den Auslaßöffnungen 6 freigibt. Den Kennlinienverlauf des Druckregelventiles zeigt Fig. 2. In dem dort dargestellten Diagramm ist der Druck p, der in der Steuerleitung 2 herrscht, gegenüber dem Strom I aufgetragen. Wenn der Elektromagnet 25 stromlos ist, herrscht in der Steuerleitung 2 der maximale Druck p _max. Mit zunehmender Stromstärke nimmt der Druck in der Steuerleitung 2 ab, da mit zunehmender Stromstärke die der Kraft der Blattfedern 14, 15 entgegenwirkende Kraft F größer wird. Das Druckregelventil hat also eine fallende Kennlinie. Wenn der Elektromagnet 25 abgeschaltet wird, wird das Verschluß glied 3 durch die Kraft der Blattfedern 14, 15 wieder in seine in Fig. 1 dargestellte Schließlage gedrückt.

Mit dem beschriebenen Druckregelventil ist eine hoch präzise Regelung bei einfacher Herstellung und Montage möglich. Das Druckregelventil zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Die beiden Blattfedern 14 15 er füllen eine Doppelfunktion. Zum einen dienen sie zur reibungsfreien Lagerung des Ankers 8 im Spulenkörper 9, so daß bei der Axialbewegung des Ankers 8 der erforderliche Ringspalt 16 unverändert bleibt. Zum anderen wird mit den Blattfedern 14, 15 die nötige Vorspannkraft erzeugt, mit der das Verschlußglied 3 in den Ventilsitz 4 gedrückt wird und mit der die Größe des in der Steuerleitung 2 sind auf bauenden Druckes eingestellt werden kann. Der einfache Aufbau des Druckregelventiles ermöglicht, die Justage des Ventiles auf einen geforderten Kennlinienverlauf gleich zeitig mit der Montage des Druckregelventiles auszuführen.

Zur Montage wird eine Montagevorrichtung 26 verwendet (Fig. 3). Sie hat eine Aufnahmeöffnung 27, in die ein stutzen förmiger Teil 28 des Ventilkörpers 1 gesteckt wird. In der Montagelage liegt der Ventilkörper mit seinem Ringflansch 5 auf seiner Oberseite 29 der Montagevorrichtung 26 auf. In der Aufnahmeöffnung 27 ist der stutzenförmige Teil 28 des Ventilkörpers 1 dichtend geführt. Hierzu ist der stutzen förmige Teil 28 im Bereich zwischen dem Ringlansch 5 und der Stirnseite 30 (Fig. 1) mit einer Ringnut 31 versehen, die eine Dichtung 32 (Fig. 3) aufnimmt, die dichtend an der Innenwandung 33 der Aufnahmeöffnung 27 anliegt. Der Ringflansch 5 wird von Niederhaltern 34 übergriffen, die auf der Oberseite 29 der Montagevorrichtung 26 verschieb bar gelagert sind und in Montagestellung (Fig. 3) den Ring flansch 5 fest gegen die Oberseite 29 der Montagevorrichtung 26 drücken. Auf die Stirnseite 24 des Ventilkörpers 1 wird die Tellerfeder 23 aufgelegt. Anschließend wird der Elektro magnet 25 mit dem Spulenkörper 9 mit der Spule 35, mit dem Anker 8 und der Achse 7 mit den aufgesetzten Blattfedern 14, 15 auf den Ventilkörper 1 aufgeschoben. Das Gehäuse 10 ragt axial über den Spulenkörper 9 und weist zunächst keine Ausformung 12 auf. Das Gehäuse 10 wird so weit auf den Ventilkörper 1 geschoben, bis die Vorspannung der Blatt federn 14, 15 so groß ist, daß sie dem in der Steuerleitung 2 sich aufbauenden maximalen Druck p _max entspricht. Die Vorspannung der Blattfedern 14, 15 wird dadurch erreicht, daß das Verschlußglied 3 am Ventilsitz 4 anliegt, so daß beim Aufschieben des Elektromagneten 25 die Achse 7 mit dem Anker 8 relativ zum Spulenkörper 9 und zum Gehäuse 10 axial verschoben wird. Der Elektromagnet 25 wird durch eine (nicht dargestellte) Vorrichtung auf den Ventilkörper 1 aufgeschoben. Diese Vorrichtung ist so ausgebildet, daß der Elektromagnet 25 in jeder Stellung relativ zum Ventilkörper 1 gehalten werden kann. Dadurch ist es möglich, ohne daß Gehäuse 10 mit dem Ventilkörper 1 formschlüssig zu verbinden, den jeweils erreichten Montagezustand in bezug auf den Kennlinienverlauf zu überprüfen. Hierzu ist die Montagevor richtung 26 mit einer Auslaßleitung 36 versehen, die in eine der Auslaßöffnungen 6 mündet. Die Steuerleitung 2 ist mit der Aufnahmeöffnung 27 verbunden, durch die das Druck mittel zugeführt werden kann. Außerdem werden die elektri schen Anschlüsse 13 mit elektrischen Zuleitungen 37 ver bunden. Bei der Montage ist es dadurch möglich, über die Aufnahmeöffnung 27 das Druckmittel zuzuführen, das in die Steuerleitung 2 gelangt. Dort kann sich ein Druck aufbauen. Es läßt sich dadurch sehr einfach überprüfen, ob die Vor spannung der Blattfedern 14, 15 ausreicht, um im strom losen Zustand dem geforderten maximalen Druck in der Steuer leitung 2 standzuhalten. Durch einfaches Verschieben des Elektromagneten 25 gegenüber dem Ventilkörper 1 kann ggfs. die Vorspannung der Blattfedern 14, 15 in gewünschter Weise geändert werden. Es kann aber nicht nur der maximale Druck p _max auf diese Weise leicht eingestellt werden, sondern es läßt sich auch während der Montage die Kennlinie gemäß Fig. 2 bestimmen. Hierzu wird der Elektromagnet 25 einge schaltet und die Kennlinie aufgenommen. Sobald der ge wünschte Kennlinienverlauf erreicht ist, werden das Gehäuse 10 des Elektromagneten 25 und der Ventilkörper 1 form schlüssig miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind auf der Montagevorrichtung 26 Kolben-Zylinder-Ein heiten 38 gelagert, deren Kolbenstangen 39 in Höhe der Ringnut 11 des Ventilkörpers 1 liegen und quer zum Gehäuse 10 verschiebbar sind. Mit den Kolbenstangen 29 wird das Gehäuse 10 an dem über den Spulenkörper 9 ragenden Ende in die Ringnut 11 gedrückt. Auf diese Weise werden über den Umfang des Gehäuses 10 Ausformungen gebildet, die in die Ringnut 11 eingreifen und die Formschlußverbindung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Ventilkörper 1 herstellen.

Die beschriebene Montage hat den Vorteil, daß auch Toleran zen der Bauteile des Druckregelventiles bei der Einstellung der Vorspannkraft der Blattfedern 14, 15 berücksichtigt werden können. Dadurch läßt sich das Druckregelventil einfach und schnell herstellen. Wenn das Gehäuse 10 auf den Ventilkörper 1 aufschraubbar ist, kann die Vorspannung der Blattfedern 14, 15 auch sehr feinfühlig und genau einge stellt werden.

Claims

1. Druckregelventil mit einem elektromagnetisch betätigbaren Verschlußglied, mit dem eine Steuerleitung verschließbar ist und das in seiner Schließrichtung durch ein Federelement axial vorgespannt ist, wobei die Schließkraft, die bei stromloser Spule auf das Verschlußglied wirkt, dem maximal zu erzeugenden Druck in der Steuerleitung entspricht, und mit einem Anker, der bei Stromdurchfluß gegenüber der Spule axial verschiebbar und mit dem Verschlußglied verbunden ist, das durch ein weiteres Federelement radial lagegesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch das andere Federelement (14 bzw. 15) das Verschlußglied (3) radial lagesichert, und daß die auf das Verschlußglied (3) wirkende Schließkraft von beiden Federelementen (14, 15) erzeugt ist, die axial mit Abstand voneinander liegen.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (8) und das Verschlußglied (3) mit einer Achse (7) verbunden sind, die beiderseits des Ankers (8) jeweils mit einer Ringnut (18, 19) versehen ist, in die das jeweilige Federelement (14, 15) mit einem Rand einer Öffnung (20, 21) eingreift.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, das einen Ventilkörper und einen in einem Gehäuse untergebrachten Elektromagneten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) vom Gehäuse (10) des Elektromagneten (25) wenigstens teilweise übergriffen ist.

4. Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (14, 15) radial an der Innenwandung (17) des Gehäuses (10) des Elektromagneten (25) anliegen.

5. Druckregelventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) eine Ringnut (11) aufweist, in die das Gehäuse (10) mit wenigstens einer Ausformung (12) eingreift.

6. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) mit einem Ringflansch (5) versehen ist.

7. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federelemente (14, 15) Blattfedern sind.

8. Verfahren zur Herstellung des Druckregelventils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) in einer Montagevorrichtung (26) angeordnet wird, daß anschließend auf den Ventilkörper (1) das Gehäuse (10) des Elektromagneten (25) mit der Spule (35), dem Anker (8) und den beiden Federelementen (14, 15) so weit geschoben wird, bis die Federelemente (14, 15) eine dem maximal zu erzeugenden Druck in der Steuerleitung (2) entsprechende Schließkraft auf das Verschlußglied (3) ausüben, und daß anschließend das Gehäuse (10) mit dem Ventilkörper (1) verbunden wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) mit seinen Ringflansch (5) übergreifenden Niederhaltern (34) festgehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden des Gehäuses (10) mit dem Ventilkörper (1) wenigstens eine Probemessung zur Bestimmung einer Druck-Stromstärke-Kennlinie des Druckregelventils durchgeführt wird.