DE3708817C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchflußmengen-Regelventil nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Ventil ist Gegenstand der nicht veröffentlichten DE-OS 35 32 602. Über die genaue Form der äußeren Umfangsfläche des einen Teil des verengten Kanals bildenden, durchmesservergrößerten Abschnitts der Hülse ist in der DE-OS 35 32 602 nichts ausgesagt. Vielmehr ist an mehreren Stellen davon die Rede, daß sich der zwischen dem durchmesservergrößerten Abschnitt der verschiebbaren Hülse und dem Ventilgehäuse gebildete Spalt dann plötzlich vergrößert, wenn der durchmesservergrößerte Abschnitt selbst in einen durchmesservergrößerten Bereich des Gehäuses eintritt. Diese Beschreibung wird durch die dortigen Figuren gestützt mit Ausnahme einer einzigen Figur, die eine an ihrer Rückseite konisch abgeschrägte Form des durchmesservergrößerten Abschnittes der Hülse darstellt. Bei dieser Ausführungsform vergrößert sich der genannte Spalt mithin nicht plötzlich, sondern zunehmend.

Auch bei der letztgenannten Ausführungsform, bei der sich an einen zylindrischen Abschnitt des durchmesservergrößerten Flansches der verschiebbaren Hülse ein konischer Abschnitt mit scharfem Übergang anschließt, tritt noch eine relativ stark zunehmende Vergrößerung des genannten Spaltes dann ein, wenn die genannte scharfe Kante die Stufe zwischen der engeren und der erweiterten Gehäusebohrung passiert. Die Ansprech-Charakteristik erhält mithin einen scharfen Knick.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußmengen-Regelventil anzugeben, bei dem die Ansprechcharakteristik einen sanfteren Übergang von dem einen zum nächsten Betriebsbereich ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch zwei nebengeordnete Lösungen gelöst, nämlich durch die Maßnahmen der Ansprüche 1 und 2.

Dadurch, daß bei der Variante nach dem Anspruch 1 die äußere Umfangsfläche des durchmesservergrößerten Abschnitts der verschiebbaren Hülse mit mehreren, geneigten Abschnitten mit unterschiedlichen Neigungswinkeln ausgebildet ist, kann der Übergang von einem zum anderen Betriebszustand in mehr als einem Schritt erfolgen und damit in einer Charakteristik, die praktisch frei wählbar ist.

Dasselbe gilt sinngemäß für die Variante nach dem nebengeordneten Anspruch 2. Durch die Tatsache, daß die äußere Umfangsfläche des durchmesservergrößerten Abschnitts der verschieblichen Hülse dort aus einem gekrümmten Oberflächen-Abschnitt besteht, kann ein praktisch stufenloser Übergang von dem einen zum anderen Betriebszustand des Ventils gewährleistet werden.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun die beiden Ausführungsformen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt des Durchflußmengenregelventils gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Ansprechcharak­ teristik des in Fig. 1 dargestellten Durchfluß­ mengenregelventils im Vergleich zu einem gewöhn­ lichen Ventil;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt eines Anschlußstücks;

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Änderungen der Ansprechcharakteristik der Ausführungsform und der üblichen Anordnung; und

Fig. 5 bis 9 Längsschnitte zur Darstellung der Änderungen einer Hülse.

Fig. 1 zeigt ein Durchflußmengenregelventil gemäß einer ersten Ausführungsform. Ein Pumpengehäuse 1 ist mit einer einen Steuerschieber aufnehmenden Bohrung 2 ausgebildet, die in Richtung ihrer Öffnung einen größeren Durchmesser aufweist, wobei ein Steuerschieber 3 innerhalb eines Ab­ schnitts 2a der Bohrung, der einen verminderten Durchmesser aufweist, aufgenommen ist. In einem Bohrungsabschnitt 2b mit einem größeren Durchmesser ist ein zylindrisches An­ schlußstück 4 eingesetzt, von dem ein Ende mittels eines Preßsitzes in einer axialen Bohrung 10a eines Verbindungs­ teils 10 angeordnet ist. Das Anschlußstück 4 ist in der Bohrung 2 durch den Eingriff des Verbindungsteils 10 mit dem Gehäuse 1 festgelegt. Der Bohrungsabschnitt 2b steht mit einer Pumpe 6 über eine Zuführleitung 5 in Verbindung, während der Bohrungsabschnitt 2a mit einem Tank 8 über eine Rückführleitung 7 in Verbindung steht. Der in dem Bohrungs­ teil 2a angeordnete Steuerschieber 3 wird mittels einer Feder 9 in Richtung des Bohrungsteils 2b gedrückt, um gegen die vordere Endfläche des Anschlußstücks 4 anzuliegen, wodurch eine Verbindung zwischen der Zuführleitung 5 und der Rückführleitung 7 unterbrochen wird.

Das zylindrische Anschlußstück 4 ist mit einer Trennwand 4c an einer Stelle in Richtung des Steuerschiebers 3 versehen, die das Innere des Anschlußstücks 4 in eine in Richtung des Steuerschiebers 3 liegende Kammer 4a und eine in Richtung des Verbindungsteils 10 liegende andere Kammer 4b unterteilt. Beide Kammern 4a, 4b stehen miteinander über eine feste Öffnung 4d in der Trennwand 4c in Verbindung. Es soll darauf hingewiesen werden, daß ein Abschnitt des Anschlußstücks 4, der auf der Seite der Trennwand 4c liegt, das näher an dem Steuerschieber 3 liegt, einen größeren Durchmesser als der Abschnitt in der Nähe des Verbindungsteils 10 hat. Eine Verbindungsöffnung 4e ist im ersterwähnten Abschnitt des Verbindungsteils ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem Innern der Bohrung 2 und der Kammer 4a zu schaffen, während ein Paar Öffnungen 4g, 4h in einem Abschnitt 4f des Anschlußstücks 4 ausgebildet sind, das einen verminderten Durchmesser an axial beabstandeten Stellen hat.

Entsprechend steht die Zuführleitung 5 mit der Kammer 4b im Abschnitt 4f des Anschlußstücks 4 über einen die Bohrung 2, die Verbindungsöffnung 4e, die Kammer 4a und die festen Öffnungen 4d einschließenden Kanal in Verbindung und eben­ falls durch einen anderen durch die beiden Öffnungen 4g, 4h gebildeten Kanal in Verbindung, und ist somit mit einer Servolenkung PS durch den axialen Kanal 10a in dem Verbin­ dungsteil 10 verbunden. Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß der Kanal 10a in dem Verbindungsteil mit einer Kammer 11, die eine Feder 9 aufnimmt, über einen radialen Kanal 10b und einen im Gehäuse 1 ausgebildeten Verbindungs­ kanal 1a in Verbindung steht. Wenn somit die von der Pumpe 6 abgegebene Strömungsmenge einen bestimmten Wert über­ schreitet, liegt eine Druckdifferenz über der festen Öff­ nung 4d und den Öffnungen 4g, 4h an den gegenüberliegenden Endflächen des Steuerschiebers 3 an, wobei, wenn die Feder­ kraft der Feder 9 überwunden wird, bewirkt wird, daß der Steuerschieber 3 sich in Fig. 1 nach links bewegt, wodurch ein Teil des von der Pumpe 6 zugeführten Hydrauliköls zum Tank 8 zurückgeführt wird.

Eine Hülse 13 ist gleitend rings um den Teil 4f des An­ schlußstücks 4 mit vermindertem Durchmesser angeordnet. Die Hülse 13 ist mit einem Abschnitt 13a größeren Durchmessers ausgebildet, der an dem Ende angeordnet ist, das sich in Richtung des Steuerschiebers erstreckt. Die Hülse 13 wird in Richtung des Verbindungsteils 10 mittels einer Feder 14 gedrückt, die zwischen der Endfläche des Abschnitts 13a und einem Flansch 4i angeordnet ist, der an dem einen Ende des Anschlußstücks 4 benachbart zum Steuerschieber 3 ausge­ bildet ist, wodurch sie gegen die Bodenfläche einer Ringnut 10c in der Endfläche des Verbindungsteils 10 gedrückt wird, um ihre Bewegung zu begrenzen.

Die äußere Umfangsfläche des durchmesservergrößerten Abschnittes 13a der Hülse 13 ist bei einer ersten Ausführungsform so ausgebildet, daß sie aus mehreren, sich konisch verjüngenden Umfangsflächen 13b, 13c zusammengesetzt ist, wobei diese einzelnen Umfangsflächen-Abschnitte unterschiedliche Neigungswinkel besitzen. Ein Spiel 15 wird zwischen der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 13a und der Innenfläche der Boh­ rung 2 ausgebildet und bildet einen verengten Kanal, der die von der Ölpumpe 6 zugeführte Durchflußmenge des Hydrau­ liköls begrenzt. Entsprechend wird, wenn die Durchflußmenge des von der Ölpumpe 6 zugeführten Öls einen bestimmten Wert überschreitet, die Druckdifferenz über dem verengten Kanal 15 wirksam, um die Hülse 13 in Richtung des Steuerschiebers 3 oder nach links, gesehen in Fig. 1, gegen die Federkraft der Feder 14 zu verschieben.

Ein Paar Öffnungen 4g, 4h sind so angeordnet, daß sie offen sind, wenn die Hülse 13 gegen die Bodenfläche der Ringnut 10c in dem Verbindungsteil 10 stationär anliegt, die jedoch allmählich durch die Hülse 13 verschlossen werden, wenn sich letztere bewegt, so daß sie als veränder­ bare Öffnungen dienen.

Die Bohrung 2 umfaßt ebenfalls einen Abschnitt 2d mit einem weiteren größeren Durchmesser in der Zone eines Übergangs zwischen den Bohrungsabschnitten 2a und 2b oder in der Zone, die sich vom Ende des Anschlußstücks 4 benachbart zu dem Steuerschieber 3 zu dem Paar Öffnungen 4g, 4h erstreckt.

Wenn die fahrzeugeigene Pumpe 6 in einem niedrigen Geschwin­ digkeitsbereich oder einem Bereich geringer Strömungsmenge arbeitet, wird der Steuerschieber 3 durch die Feder 9 gegen das Anschlußstück 4 gedrückt, so daß die Verbindung zwischen der Zuführleitung 5 und der Rückführleitung 7 unterbrochen ist. Die Hülse 13 wird ebenfalls durch die Feder 14 gegen die Bodenfläche der Ringnut 10c im Verbindungsteil 10 ge­ drückt, wo sie stationär verbleibt. Entsprechend wird die gesamte Menge des von der Pumpe 6 zugeführten Hydrauliköls der Servolenkung PS zugeführt.

Wenn darauffolgend die Drehzahl der Pumpe zunimmt, nimmt die Strömungsmenge zu, wodurch der Differenzdruck über die feste Öffnung 4d und die Öffnungen 4g, 4h wirksam wird, um den Steuerschieber 3 nach links zu bewegen, wodurch die Rückführleitung 7 langsam mit der Zuführleitung 5 in Ver­ bindung tritt, wodurch eine Übermenge der Strömung zurück­ geführt wird, und die Strömungsmenge des zu der Servo­ lenkung zugeführten Hydrauliköls im wesentlichen konstant bleibt.

Wenn die Drehzahl der Pumpe weiter zunimmt, nimmt die Druck­ differenz über dem verengten Kanal 15 zu und überwindet die Federkraft der Feder 14, wodurch bewirkt wird, daß sich die Hülse 13 nach links bewegt. Hierdurch vermindert die Hülse 13 anfänglich die Öffnung der ersten Öffnung 4g und dann die Öffnung der zweiten Öffnung 4h, so daß allmählich die der Servolenkung PS zugeführte Ölmenge abnimmt und die Druckdifferenz über die Öffnungen 4g, 4h zunimmt, wodurch eine weitere Bewegung des Steuerschiebers 3 nach links bewirkt wird, um dadurch die Menge des zurückgeführten Öls zu steigern. Durch die Verminderung der der Servolenkung PS zugeführten Ölmenge auf diese Weise wird die Stabilität des Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten verbessert, wobei gleichzeitig eine Verminderung der abgegebenen Leistung erreicht wird, wenn das Fahrzeug bei höheren Geschwindig­ keiten fährt.

Wie oben erwähnt, ist die Umfangsfläche des durchmesservergrößerten Abschnittes 13a der Hülse 13 aus mehreren, konisch verjüngten Umfangsflächen-Abschnitten 13b, 13c zusammengesetzt; bei einer Bewegung der Hülse 13 in Fig. 1 nach links gerät zunächst der Abschnitt 13b mit einem geringeren Neigungswinkel gegenüber der Mittelachse der Hülse 13 in den Bereich der Stufe zum Gehäuseabschnitt 12d mit größerem Durchmesser, so daß der verengte Kanal 15 bei einer bestimmten Verschiebung der Hülse 13 sich langsam vergrößert. Dann, wenn bei einem weiteren Verschieben der Hülse 13 der konische Abschnitt 13c mit größerem Neigungswinkel gegenüber der Mittelachse der Hülse in den Bereich der genannten Stufe tritt, verändert sich der Querschnitt des verengten Kanals 15 pro Wegeinheit der Hülse 13 schneller. Die Steigerung der Druckdifferenz über dem verengten Kanal wird auf diese Weise langsam begrenzt.

Aufgrund einer derartigen Anordnung nimmt die Durchflußmenge allmählich ab, wie dies durch die ausgezogene Linie b in Fig. 2 dargestellt ist, in der die gestrichelte Linie a eine schnelle Verminderung der Durchflußmenge zeigt, die bei einer üblichen Hülse auftritt. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Größe der Verminderung der Durchflußmenge durch entsprechende Wahl von unterschiedlichen Neigungswinkeln für die geneigten Abschnitte 13b, c verändert werden kann.

Als weitere Alternative kann der geneigte Abschnitt als gekrümmte Fläche ausgebildet sein (siehe Fig. 5), wodurch die Ände­ rungsrate des äußeren Durchmessers allmählich verändert wird. Auf diese Weise kann die Strömungsquer­ schnittsfläche des verengten Kanals 15 frei in einer Weise verändert werden, die einer Bewegung der Hülse 13 ent­ spricht, so daß man irgendeine gewünschte Charakteristik erhält.

Wenn die Drehzahl der Pumpe weiter steigt, wobei eine ent­ sprechende Steigerung der abgegebenen Strömungsmenge von der Pumpe eintritt, bewegt sich die Hülse 13 weiter nach links. Wenn sie sich in den Bohrungsabschnitt 2d mit einem weiteren größeren Durchmesser hineinbewegt, nimmt der ver­ engte Kanal 15 schnell zu, wodurch eine Steigerung der Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen und der strom­ abwärtigen Seite des Kanals unterdrückt wird. Auf diese Weise kann die verbrauchte Leistung in vorteilhafter Weise vermindert werden, ohne daß eine unzulässige Belastung der Pumpe 6 eintritt.

Wenn die Abgabemenge der Pumpe 6 weiter zunimmt, liegt die Grundfläche des Bohrungsabschnitts 13a gegen eine Stufe 4j zwischen den Abschnitten des Anschlußstücks 4, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so daß eine weitere Bewegung der Hülse 13 unterbrochen wird.

Wenn in dem hydraulischen Instrument eine Druckschwankung auftritt, wie z.B. bei der Servolenkung PS, zu dem Zeit­ punkt, wenn sich die Hülse 13 nach links bewegt, wird keine Änderung in der Durchflußmenge erzeugt, die durch den ver­ engten Kanal 15 fließt, und somit keine Änderung der Druck­ differenz darüber erreicht. Entsprechend bewegt sich die Hülse 13 nicht und die dem Hydraulikinstrument wie auch der Servolenkung PS zugeführte Strömungsmenge bleibt unver­ ändert.

Auf diese Weise wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Abfallcharakteristik mit einer sehr vereinfachten Konstruktion erreicht, bei der der verengte Kanal 15 zwischen der Bohrung 2 im Gehäuse und der Hülse 13, die rings um das Anschlußstück 4 angeordnet ist, ausgebildet wird, und die Druckdifferenz über dem verengten Kanal wird verwendet, um die Hülse 13 zu bewegen, wodurch die Öffnung der Öffnungen 4g, 4h allmählich vermindert wird. Da weiter das Anschlußstück 4, die Hülse 13 und die Feder 14 als eine Einheit zusammen angeordnet sind, kann kein Montagefehler auftreten, so daß ein Durchflußmengenventil hoher Zuver­ lässigkeit geschaffen wird. Da weiter die Feder 14 an einer Stelle vor dem Anschlußstück 4 angeordnet ist, wird nur das Hydrauliköl, das zwischen den Windungen der Feder 14 hin­ durchfließt, als regulierte Strömung der Servolenkung PS zugeführt. Wenn dementsprechend die Hülse 13 sich bewegt und ein Verbiegen der Feder 14 bewirkt, wird der sich er­ gebende Druckverlust vermindert, wobei er nur wenig Einfluß auf die Arbeitscharakteristik hat. Daher kann die axiale Länge der Feder 14 vermindert werden, um eine kompakte gesamte Anordnung zu schaffen.

Gegenüber der üblichen Anordnung ist das Anschlußstück 4 einstückig mit dem Flansch 4i ausgebildet, der als fester Sitz für die Feder 14 dient, so daß die Anzahl der Bearbei­ tungsschritte und die Anzahl der verwendeten Teile vermindert wird, was zu einer Verminderung der Herstellungskosten bei­ trägt. Dies verbessert weiter die Einfachheit der Anordnung, wobei zusätzlich die Zuverlässigkeit und die Festigkeit ver­ bessert werden.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß bei einer gewöhnli­ chen Anordnung die größere Anzahl der Teile den Nachteil mit sich bringt, daß die Größe dieser Teile sich von Anordnung zu Anordnung ändert, wodurch eine größere Veränderung in der Durchflußmengencharakteristik gegeben ist. Bei der beschrie­ benen Anordnung jedoch kann eine Veränderung in den Ab­ ständen L₁ und L₂, gemessen von der Endfläche des Flansches 4i, der einen der Federsitze darstellt, zum Ende der Öff­ nungen 4g, 4h, die aufeinanderfolgend durch die Hülse 13 verschlossen werden, wenn sie sich verschiebt, gegenüber einer entsprechenden Veränderung bei einer üblichen Anord­ nung, bei der ein Haltering in eine in dem Anschlußstück 4 ausgebildeten Nut eingepaßt ist, vermindert werden. Als Ergebnis dieser Differenz kann eine Änderung der Durchfluß­ mengencharakteristik, die mit der vorliegenden Erfindung erreicht wird, innerhalb des zwischen einem Paar ausgezo­ gener Linien in Fig. 4 liegenden Bereichs gehalten werden, im Gegensatz zu einer größeren Veränderung, die bei einem Stand der Technik auftritt, die durch ein Paar gestrichelter Linien darge­ stellt ist.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß das Anschlußstück 4 nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt ist, wobei weiter die Anordnung, die Form und die Anzahl der festen Öffnung 4d und der veränderbaren Öffnungen 4g, 4h frei wählbar ist, und daß der Anschlag für die Hülse 13 einen in das Anschlußstück 4 eingepaßten Ring statt der Abstufung 4j umfassen kann.

Claims (2)

1. Durchflußmengen-Regelventil
mit einer in einem Zuführkanal, der ein von einer Pumpe geliefertes Hydraulikfluid einem Hydraulik-Instrument zuführt, ausgebildeten Öffnung, wobei eine über der Öffnung ausgebildete Druckdifferenz zum Öffnen eines Steuerschiebers dient, um einen Teil des Hydraulikfluids zurückzuführen,
mit einem zylindrischen Anschlußstück (4), das in einer in einem Gehäuse (1) ausgebildeten Bohrung (2) angeordnet und fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist, wobei das Anschlußstück (4) Öffnungen aufweist,
mit einer um das Anschlußstück (4) passend angeordneten Hülse (13),
einer zwischen einem Flansch (4i) an einem Ende des Anschlußstückes (4) und einem Ende der Hülse (13) angeordneten Feder (14) und
mit einem zwischen der äußeren Umfangsfläche eines durchmesservergrößerten Abschnittes (13a) der Hülse (13) und der Innenfläche der Bohrung (2) im Gehäuse (1) ausgebildeten, verengten Kanal (15), wobei der Durchmesser des Abschnitts (13a) zur Pumpenseite hin monoton abnimmt, so daß eine Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des verengten Kanals (15) wirksam ist, um die Hülse (13) zu verschieben, wodurch der wirksame Querschnitt der Öffnungen (4g, 4h) vermindert wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Umfangsfläche des Abschnitts (13a) der Hülse (13) mit mehreren, geneigten Abschnitten mit unterschiedlichen Neigungswinkeln ausgebildet ist.

2. Durchflußmengen-Regelventil
mit einer in einem Zuführkanal, der ein von einer Pumpe geliefertes Hydraulikfluid einem Hydraulik-Instrument zuführt, ausgebildeten Öffnung, wobei eine über der Öffnung ausgebildete Druckdifferenz zum Öffnen eines Steuerschiebers dient, um einen Teil des Hydraulikfluids zurückzuführen,
mit einem zylindrischen Anschlußstück (4), das in einer in einem Gehäuse (1) ausgebildeten Bohrung (2) angeordnet und fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist, wobei das Anschlußstück (4) Öffnungen aufweist,
mit einer um das Anschlußstück (4) passend angeordneten Hülse (13),
einer zwischen einem Flansch (4i) an einem Ende des Anschlußstückes (4) und einem Ende der Hülse (13) angeordneten Feder (14) und
mit einem zwischen der äußeren Umfangsfläche eines durchmesservergrößerten Abschnittes (13a) der Hülse (13) und der Innenfläche der Bohrung (2) im Gehäuse (1) ausgebildeten, verengten Kanal (15), wobei der Durchmesser des Abschnitts (13) zur Pumpenseite hin monoton abnimmt, so daß eine Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des verengten Kanals (15) wirksam ist, um die Hülse (13) zu verschieben, wodurch der wirksame Querschnitt der Öffnungen (4g, 4h) vermindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Abschnitts (13a) der Hülse (13) aus einem gekrümmten Oberflächenabschnitt besteht.