DE3740144C2 - - Google Patents
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- DE3740144C2 DE3740144C2 DE19873740144 DE3740144A DE3740144C2 DE 3740144 C2 DE3740144 C2 DE 3740144C2 DE 19873740144 DE19873740144 DE 19873740144 DE 3740144 A DE3740144 A DE 3740144A DE 3740144 C2 DE3740144 C2 DE 3740144C2
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Drucksteuer
ventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Drucksteuerventil ist aus der US-PS 45 72 436
bekannt. Bei diesem bekannten Ventil handelt es sich um ein
Kraftstoffeinspritzventil, bei dem Kraftstoff mit Versor
gungsdruck durch einen Einlaßkanal einer Druckkammer zuge
führt wird, in der die Ankerplatte zwischen einer unteren
und oberen Stellung bewegbar ist. In der unteren Stellung
der Ankerplatte, in der diese auf einem Ventilsitz aufsitzt
und dadurch die Kraftstoffeinspritzöffnungen verschließt,
wird der Kraftstoff zu einer Rücklauföffnung geführt und im
Kreislauf geleitet. Bei Erregung des Elektromagneten wird
die Ankerplatte entgegen der Kraft der daran abgestützten
Feder nach oben gezogen und gibt dadurch die Einspritzöff
nungen frei, so daß Kraftstoff von der Druckkammer durch die
Einspritzöffnungen strömen kann. Der Druck im Einlaßkanal,
in der Druckkammer und im Rückführkanal bleibt dabei im we
sentlichen konstant und entspricht dem von der Fluidquelle
aufgebrachten Versorgungsdruck.
Dieses bekannte Kraftstoffeinspritzventil ist jedoch nicht
zur Schaffung eines in der Höhe variierbaren Steuerdrucks
und zur Förderung einer ausreichend großen Menge von
Fluid durch die von der Ankerplatte verschließbaren Öffnun
gen geeignet, die für eine schnelle Änderung des Steuer
drucks erforderlich ist. Außerdem ist aufgrund der im
Bereich der Ankerplatte vorherrschenden Druckverhältnisse
zur Bewegung der Ankerplatte in die angehobene Stellung eine
relative große Kraft des Elektromagneten und zum Absenken der
Ankerplatte von der angehobenen in die aufsitzende Stellung
eine relativ starke Feder erforderlich, was einerseits eine
Erhöhung der Herstellungskosten und der Baugröße und ande
rerseits eine Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit der
Ankerplatte beim Ein- und Ausschalten des Elektromagneten
zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrohydrau
lisches Drucksteuerventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 zu schaffen, bei dem auf möglichst einfache und wirtschaft
liche Weise die Druck- und Strömungskapazität des Druck
steuerventils verbessert und die erforderliche Kraft des
Elektromagneten verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen
den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Drucksteuerventil wird aufgrund
des Durchlasses in der Ankerplatte sowohl in der unteren als
auch in der oberen aufsitzenden Stellung der Ankerplatte die
Druckkraft des Fluids, die die Ankerplatte in diese Endstel
lungen drückt, verringert, da die wirksame Druckfläche auf
die Ankerplatte kleiner wird. Dies ist insbesondere in der
oberen, rücklauföffnungsseitig aufsitzenden Stellung der
Ankerplatte von Bedeutung, da in dieser Stellung die ver
bleibende Druckfläche, auf die der hohe Versorgungsdruck
wirkt, und der kein gleich hoher, entgegengesetzt gerichte
ter Druck in Richtung der Versorgungsdrucköffnung entgegen
wirkt, gering und damit auch die resultierende Fluid-Druck
kraft auf die Ankerplatte in Richtung der rücklaufseitigen
Stellung klein ist. Es genügt daher, eine schwache Feder mit
einer geringen Federkraft vorzusehen, um die Ankerplatte
nach Entregung des Magneten von der rücklauföffnungssei
tig aufsitzenden in die vorsorgungsdrucköffnungsseitig auf
sitzende Stellung zu bewegen.
Die zum Abdrücken der Ankerplatte von der rücklauföffnungs
seitig aufsitzenden Stellung erforderliche Federkraft kann
dadurch soweit verringert werden, daß sie nicht oder nur un
wesentlich höher als die Federkraft ist, die erforderlich
ist, um die Ankerplatte in der versorgungsdrucköffnungssei
tig aufsitzenden Stellung zu halten, wenn die Versorgungs
drucköffnung verschlossen werden soll, und damit ist auch
die Kraft des Elektromagneten geringer, die erforderlich
ist, um diese Federkraft beim Anheben der Ankerplatte zu
überwinden.
Aufgrund der geringeren, auf die Ankerplatte einwirkenden
Druckkräfte können kleinere und kostengünstigere Elektroma
gneten und Federn verwendet werden und die Ankerplatte rea
giert schneller auf das Ein- und Ausschalten des Elektroma
gneten.
Der erste, die Versorgungsdrucköffnung radial nach innen be
grenzende Sitzeinsatz dichtet den Durchlaß der Ankerplatte
in der versorgungsdrucköffnungsseitig aufsitzenden Stellung
ab und ermöglicht es, die durchströmte
Querschnittsfläche der Versorgungsdrucköffnung gerade so
weit zu begrenzen, daß einerseits die vom Versorgungsdruck
auf die Ankerplatte ausgeübte, nach oben wirkende Druckkraft
verringert, andererseits aber auch der Querschnitt der Ver
sorgungsdrucköffnung groß genug bemessen werden kann, um in
der abgehobenen Stellung der Ankerplatte einen ausreichenden
Fluß zwischen der Versorgungsdrucköffnung und der Steuer
drucköffnung und damit eine schnelle Anpassung des Steuer
drucks an den Versorgungsdruck zu ermöglichen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist aus An
spruch 2 ersichtlich. Bei dieser Ausführungsform stellt die
Durchgangsbohrung eines rohrförmigen Abschnitts des inneren
Polstücks des Betätigungsmagneten eine Verbindung zwischen
der Steuerdruckkammer und dem Fluidsumpf her, wodurch eine
kompakte und einfache Anordnung geschaffen wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die
Versorgungsdrucköffnung von mindestens einer kreisförmigen,
zur ersten Ebene hin offenen Entlastungsnut derart umgeben,
daß zwischen der Versorgungsdrucköffnung und der Entla
stungsnut ein in der ersten Ebene liegender Messerkantensteg
verbleibt. Auf diese Weise muß beim Absenken der Ankerplatte
in die untere, aufsitzende Stellung nur wenig Fluid aus dem
Bereich der Berührungsflächen verdrängt werden, so daß eine
die erforderliche Federkraft erhöhende und die Geschwin
digkeit der Ankerplatte vermindernde hydraulische Dämpfung
verringert werden kann.
In entsprechender Weise ist gemäß einer weiteren vorteilhaf
ten Ausführungsform der Erfindung in der Stirnseite des
rohrförmigen Abschnitts des inneren Polstücks eine zur Steu
erdruckkammer hin offene, die Rücklauföffnung ringförmig um
gebende Entlastungsnut derart angeordnet, daß zwischen der
Rücklauföffnung und der Entlastungsnut ein in der zweiten
Ebene liegender Messerkantensteg verbleibt. Diese Ausbildung
bietet ebenfalls den Vorteil, daß die Dämpfung der Anker
platte vermindert, ihre Reaktionsgeschwindigkeit erhöht und
ein Elektromagnet geringerer Stärke verwendet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung
beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Teillängsschnitt, teilweise als
Seitenansicht gezeichnet, einer bevor
zugten Ausführung eines elektrohydraulischen
Drucksteuerventiles erfindungsgemäßer Art,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung in der
Ebene 2-2 in Fig. 1 in Pfeilrichtung
gesehen, und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung in der
Ebene 3-3 in Fig. 1, wiederum in Pfeil
richtung gesehen.
In Fig. 1 ist ein Ventilgehäuse 10 mit einer
Seitenwand 12 ersichtlich, die einem Fluidbehälter (Sumpf) 14
zugewendet und ausgesetzt ist, der im wesentlichen unter
Atmosphärendruck steht. Das Ventilgehäuse 10 besitzt eine
gestufte Bohrung 16, die mit einer
senkrecht zur Seitenwand 12 verlaufenden Hauptachse 18 ausgerichtet ist.
Die Bohrung 16 weist einen Bereich größeren Durchmessers mit
einer Innenwand 20 und einen Bereich kleineren Durchmessers
mit einer Innenwand 22 auf. Den Übergang zwischen diesen Bereichen
bildet eine Schulter 24. Eine ebene Bodenwand 25
begrenzt die Bohrung in einer ersten Ebene 26, die senkrecht
auf der Achse 18 steht. Ein Versorgungsdurchlaß 27 in
dem Ventilgehäuse 10 ist mit einer (nicht dargestellten)
Quelle für Druckhydraulikfluid bei hohem Versorgungs
druck verbunden. Ein Steuerdruckdurchlaß 28 in dem
Ventilgehäuse 10 ist mit einem Fluidkreislauf oder einem
druckbetätigtem Gerät (ebenfalls nicht gezeigt)
verbunden, der bzw. das eine Zufuhr von Hydraulikfluid
bei einem gesteuerten Druck erfordert. Das Ventilgehäuse
10 nimmt ein elektrohydraulisches
Drucksteuerventil 30 auf, das in der
gestuften Bohrung 16 angeordnet ist und den
Steuerdruck im Steuerdruckdurchlaß 28 steuert.
Ein Abschnitt 34 mit großem Durchmesser einer weiteren
Bohrung 35, die in der Bodenwand 25 ausgebildet
und mit der Hauptachse 18 ausgerichtet ist, durchschnei
det die Bodenwand 25 mit einer ersten Kreiskante 36 und überschnei
det auch den Versorgungsdurchlaß 27, so daß unter
Versorgungsdruck stehendes Fluid der Bohrung 35 zuge
führt wird. Ein erster Sitzeinsatz 38 enthält einen
Kopfabschnitt 40 und einen Gehäuseabschnitt 42. Der
Gehäuseabschnitt ist mit Preßpassung in einen Abschnitt
43 mit kleinem Durchmesser der Bohrung 35 eingepaßt,
wodurch der erste Sitzeinsatz fest mit dem Ventilgehäuse
verbunden ist. Der erste Sitzeinsatz 38 bestimmt mit dem
Abschnitt 34 mit großem Durchmesser der Bohrung 35
eine ringförmige Versorgungs
druck-Kammer 44. Der Kopfabschnitt 40 des
ersten Sitzeinsatzes besitzt eine ebene Endfläche 46,
die in der ersten Ebene 26 liegt, und ist durch eine zweite Kreiskante
48 begrenzt, die konzentrisch zur ersten Kreiskante 36 des
Abschnittes 34 mit großem Durchmesser der Bohrung 35
ist. Die Kreiskanten 36 und 48 wirken so zusammen, daß
zwischen ihnen in Radialrichtung zur Achse 18 eine
ringförmige Versorgungsdrucköffnung 50 bestimmt ist. Die
radiale Sitzfläche der Versorgungsdrucköffnung 50 bestimmt sich zu
π/4 (D 1 2-D 2 2), wobei D 1 der Durchmesser der ersten Kreiskante
36 und D 2 der Durchmesser der zweiten Kreiskante 48 ist.
Zwei konzentrische kreisförmige Entlastungsnuten 52 und
54 in der Bodenwand 25 umgeben die Versorgungsdrucköffnung
50. Die radial innere Kante der Entlastungsnut
52 ist nach innen angeschrägt und überschneidet die erste
Ebene 26 im wesentlichen an der ersten Kreiskante 36, so daß
ein Messerkantensteg in der ersten Ebene 26 um die Versorgungs
drucköffnung 50 bestimmt ist.
Auf die Bodenwand 25 der Bohrung 16 ist ein Abstandsring
60 aufgesetzt, und erstreckt sich von der
Innenwand 22 der Bohrung mit kleinem Durchmesser bis zum
radial äußersten Rand der kreisförmigen Entlastungsnut
54. Ein Betätigungsmagnet 62 des Drucksteuerventiles 30
ist auf den Abstandsring 60 aufgesetzt und enthält ein
schüsselförmiges äußeres Polstück 64, das im
Bohrungsteil mit kleinem Durchmesser mit der Innenwand 22 der
Bohrung 16 eingepaßt ist, wobei eine ringförmige
Arbeitsfläche 66 dieses Polstückes 64 an dem
Abstandsring 60 anliegt. Die ringförmige Arbeitsfläche
66 liegt in einer zur ersten Ebene 26 parallelen zweiten Ebene 67. Ein
inneres Polstück 68 des Magneten 62 besitzt einen
scheibenartigen Flanschabschnitt 70, und dieser ist eng
im Bohrungsabschnitt mit der Innenwand 22 der Bohrung 16
eingepaßt und liegt gegen das Ende des äußeren
Polstückes 64 an. Ein schüsselförmig ausgebildeter
Abstandsring 72 ist eng in dem Abschnitt mit großem
Durchmesser (Innenwand 20) der Bohrung 16 aufgenommen, wobei
eine innere Lippe dieses Abstandsringes am
Flanschabschnitt 70 des inneren Polstückes 68 und eine
äußere Lippe desselben an einem geteilten Sprengring
74 anliegt, der in einer entsprechenden Nut in der
Innenwand 20 sitzt. Ein elastischer Dichtring 76 ist in eine
entsprechende Nut im Flanschabschnitt 70 des inneren
Polstücks als Fluidabdichtung
zwischen der Innenwand 22 des Abschnittes mit kleinem
Durchmesser der Bohrung 16 und dem Betätigungsmagneten
62 eingesetzt.
Das innere Polstück 68 enthält weiter einen zylindri
schen rohrförmigen Abschnitt 78, der mit dem
Flanschabschnitt 70 einstückig ausgeführt und mit der
Hauptachse 18 ausgerichtet ist. Der rohrförmige Abschnitt 78
besitzt eine innere zylindrische Durchgangsbohrung 80
und eine äußere zylindrische Wand 82. Ein isolierender
Spulenkörper 84 des Betätigungsmagneten ist auf die
äußere Zylinderwand 82 des Abschnittes 78 aufgeschoben
und liegt am Flanschabschnitt 70 des inneren Polstückes
an. In üblicher Weise ist auf den Spulenkörper 84 eine
Spule 86 für den Betätigungsmagneten aufgewickelt, die
über zwei gegen den Flanschabschnitt 70 durch Isolierbuchsen 90 isolierte Stiftklemmen 88 an dem
Flanschabschnitt 70 beaufschlagbar ist.
Der rohrförmige Abschnitt 78 des inneren Polstückes 68
besitzt ein fernliegendes Ende 91, das ebenfalls in der
zweiten Ebene 67 liegt. Die innere Zylinderbohrung 80 im Abschnitt 78
mündet an dem fernliegenden Ende 91 mit
einer dritten Kreiskante 92. Eine Ringnut 94 ist in dem
fernliegenden Ende 91 des rohrförmigen Abschnitts 78 ausgebil
det. Die radial innere Kante der Entlastungsnut 94 ist
nach innen abgeschrägt und mündet in der zweiten Ebene 67 im
wesentlichen mit der dritten Kreiskante 92, so daß ein Messer
kantensteg in der zweiten Ebene 67 um die zylindrische Bohrung
80 bestimmt ist, gegenüber dem entsprechenden Steg an
der ersten Kreiskante 36 um die Versorgungsdrucköffnung 50.
Ein zweiter Sitzeinsatz 98 ist mit Preßpassung in die
Durchgangsbohrung 80 im rohrförmigen Abschnitt eingepaßt und
enthält einen zylindrischen Kopfabschnitt 100 und einen
dreieckförmigen Gehäuseabschnitt 101, der durch eine Nut
vom Kopfabschnitt abgesetzt ist. Ein imaginärer Umkreis
um den dreieckförmigen Gehäuseabschnitt 101 besitzt
einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser der
Bohrung 80 ist, so daß eine Verformungspassung zwischen
dem Gehäuseabschnitt 101 und dem rohrförmigen Abschnitt 78
gebildet ist, wodurch der zweite Sitzeinsatz 98 fest im
Abschnitt 78 sitzt. Der Kopfabschnitt 100 besitzt
eine ebene Endfläche 102 in der zweiten Ebene 67, die durch eine
konzentrisch zur dritten Kreiskante 92 verlaufende vierte Kreiskante 103
begrenzt ist. Die Kreiskanten 92 und 103
bestimmen zwischen sich in Radialrich
tung zur Achse 18 eine ringförmige Rücklauföffnung 104
gegenüber der Versorgungsdrucköffnung 50. Die Sitz
fläche der Rücklauföffnung 104 ergibt sich so zu
f/4 (D 3 2-D 4 2), wobei D 3 der Durchmesser der dritten Kreiskante
92 und D 4 der Durchmesser der vierten Kreiskante 103 ist.
Der Raum zwischen den Ebenen 26 und 67 definiert
innerhalb des Abstandsringes 60 eine Steuerdruckkammer
106, die mit der Versorgungsdruckkammer 44 über die
Versorgungsdrucköffnung 50 und mit dem Sumpf 14 durch
die Rücklauföffnung 104 und die Innenbohrung 80 des
rohrförmigen Abschnittes 78 in Verbindung steht. Die Steuer
druckkammer 106 steht mit dem Inneren des äußeren
Polstückes 64 über einen Ringraum 108 im Zentrum der
Arbeitsfläche 66 des äußeren Polstückes 64 in Verbin
dung, der zwischen diesem äußeren Polstück und dem
rohrförmigen Abschnitt 78 liegt. Der elastische
Dichtungsring 76 verhindert ein Durchlecken von Fluid
aus dem Innenraum des Betätigungsmagneten. Die Steuer
druckkammer 106 steht mit dem Steuerdruckdurchlaß 28
über eine Steuerdrucköffnung 110 in der Bodenwand 25
der Bohrung 16 in Verbindung, wie aus den Fig. 1 und 3
ersichtlich ist.
Ein Ventilglied in Form einer magnetisierbaren Anker
platte 112 ist in der Steuerdruckkammer 106 angeordnet
und bewirkt ein Öffnen und Schließen der Versorgungs
drucköffnung 50 bzw. der Rücklauföffnung 104. Mit
Ausnahme der später beschriebenen Unterschiede ist die
Ankerplatte 112, ihre Anbringung in der Steuerdruck
kammer 106 und ihre Bewegungsmöglichkeit im wesentlichen
gleich der, die in der
US-PS 45 72 436 beschrieben ist.
Von der Seite aus gesehen, die in Fig. 1 dargestellt ist, ist
die Ankerplatte 112 nach einer Seite verjüngt oder
keilförmig ausgebildet und enthält eine ebene Versor
gungsdurchöffnungs-Dichtfläche 114 und eine ebene Rücklauföffnungs-
Dichtfläche 116. In Draufsicht, wie in Fig. 3
dargestellt, besitzt die Ankerplatte 112 ein Ende 118 mit
großem Radius, das gegen die Innenseite des Abstands
ringes 60 anliegt, und ein Ende 120 mit kleinem Radius.
Diese gekrümmten Enden sind durch auseinanderlaufende
Seitenwände 122 verbunden. Der Radius an dem Ende 120
und der Abstand zwischen den auseinanderlaufenden
Seitenwänden 122 bei dem Ende 120 sind so aufeinander
abgestimmt, daß sichergestellt ist, daß die Ankerplatte
vollständig die Kreisstege um die Versorgungs
drucköffnung 50 bzw. die Rücklauföffnung 104 überdeckt.
Die Ankerplatte 112 ist um eine gedachte Achse
an dem mit großem Radius versehenen Ende 118 schwenkbar,
und zwar zwischen einer versorgungsseitig aufsitzenden
Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, und einer rücklauf
seitig aufsitzenden Stellung, die nicht dargestellt ist.
In der versorgungsseitig aufsitzenden Stellung liegt die
Versorgungsdrucköffnungs-Dichtfläche 114 in der ersten Ebene 26 und
sitzt sowohl an dem kreisförmigen Steg um die Versor
gungsdrucköffnung 50 als auch an der ebenen Endfläche
46 des ersten Sitzeinsatzes 38 auf, während die Rücklauföffnungs-
Dichtfläche 116 einen Abstand von der zweiten Ebene 67
einhält, der gleich dem maximalen Luftspalt 124 ist. In
der rücklaufseitig aufsitzenden Stellung liegt die
Rücklauföffnungs-Dichtfläche 116 in der zweiten Ebene 67 und sitzt
auf dem kreisförmigen Steg um die Rücklauföffnung 104
und an der ebenen Endfläche 102 des zweiten Sitzein
satzes 98 auf, während die versorgungsdrucköffnungsseitige
Dichtfläche 114 von der ersten Ebene 26 mit dem Ventilhub
getrennt ist, der im wesentlichen gleich dem
Luftspalt 124 ist. Der Hub der Ankerplatte bestimmt die
Ventilsitzfläche in Axialrichtung relativ zur Achse 18
in der vorsorgungsseitig aufsitzenden bzw. rücklaufseitig
aufsitzenden Stellung der Platte.
Eine Wendelfeder 126 ist um den rohrförmigen Abschnitt 78 des
inneren Polstückes angeordnet und liegt an einem Ende
gegen die Rücklauföffnungs-Dichtfläche 116 der Ankerplatte
112 und am anderen Ende gegen den Spulenkörper 84 an,
und spannt so die Ankerplatte in die auf der Versorgungs
seite aufsitzende Stellung vor. Ein aus nicht
magnetisierbarem Metall gebildeter Drahthalter 128
ist in der Steuerdruckkammer 106 angeordnet, um die
Ankerplatte 112 in der in Fig. 3 dargestellten
zentrierten Lage relativ zu den Öffnungen 50 bzw. 104
zu halten.
Wie am besten aus Fig. 1 und 3 zu sehen ist, unterscheidet
sich die Ankerplatte 112 von der in der erwähnten
US-PS 45 72 436 beschriebenen darin, daß sie einen
kreisförmigen Durchlaß oder Ausschnitt 130 besitzt,
der die Versorgungsdrucköffnungs-Dichtfläche 114 mit einer
Kreiskante 132 und die Rücklauföffnungs-Dichtfläche 116
mit einer Kreiskante 134 überschneidet. In der auf der
Versorgungsseite aufsitzenden Stellung ist die
Kreiskante 132 konzentrisch mit der Kreiskante 48 um die
ebene Endfläche 46 des ersten Sitzeinsatzes und leicht
innerhalb dieser Kante 48 angeordnet, so daß die
Ankerplatte vollständig die ringförmige Versorgungs
drucköffnung 50 überdeckt und verschließt. In der
rücklaufseitig aufsitzenden Stellung ist die Kreiskante
134 konzentrisch mit der Kreiskante 103 zur ebenen
Endfläche 102 des zweiten Sitzeinsatzes 98 und leicht
innerhalb von dieser, so daß die Ankerplatte vollständig
die ringförmige Rücklauföffnung 104 überdeckt und
schließt.
Der Betrieb des elektrohydraulischen Drucksteuerventils
30 geschieht auf folgende Weise: Bei anfangs entregtem
Magneten, wenn die Versorgungsdruckkammer 44 mit Fluid
gefüllt ist, das unter Versorgungsdruck steht, hält die
Feder 126 die Ankerplatte 112 in der auf der Versorgungs
seite aufsitzenden Stellung, und die Steuerdruckkammer
106 wird zum Sumpf 14 hin durch die Rücklauföffnung 104
entleert, so daß der Steuerdruck gleich dem Umgebungs
druck ist. Die Differenzdruckfläche der Ankerplatte 112,
die dem Steuerdruck ausgesetzt ist, d. h. diejenige Fläche einer Seite der Ankerplatte, der kein gleich hoher
Druck auf der anderen Seite der Ankerplatte gegenübersteht, ist gleich der
Fläche der Versorgungsdrucköffnung 50,
so daß die Feder 126 mindestens eine Kraft ausüben muß,
die gerade das Produkt aus Versorgungsdruck und
Fläche der Versorgungsdrucköffnung übersteigt.
Um die Strömungsrate von der Versorgungsdruckkammer 44
in die Steuerdruckkammer 106 bei einem Ventilhub gleich
dem Luftspalt 124 zu maximieren, wird der Durchmesser D 1
maximiert. Um die radiale Fläche der
Versorgungsdrucköffnung zu minimieren und damit die
sich durch den Druckunterschied ergebende Kraft auf die
Ankerplatte, die durch die Feder aufgebracht werden und
mittels der elektromagnetischen Kraft (EMF) des
Betätigungsmagneten überwunden werden muß, um die
Ankerplatte von der versorgungsseitigen Sitzstellung zu
der rücklaufseitigen Sitzstellung zu bewegen, wird der
Durchmesser D 2 auf eine Abmessung maximiert, die mit der
erforderlichen Strömungsrate durch die radialen und
axialen Ventilsitzflächen verträglich ist. Falls der
Durchmesser D 2 kleiner als dieser Maximalwert ist, dann
ist die Versorgungsdrucköffnung übergroß und es ist eine
stärkere Feder erforderlich, um der Differential
druckkraft auf die Ankerplatte zu widerstehen, die dann
ebenfalls entsprechend größer ist.
Wenn die Spule 86 erregt wird, schwenkt die Ankerplatte
112 durch die Betätigungskraft des Magneten gegen die
Vorspannung der Feder 126 aus der auf der Versorgungs
seite aufsitzenden Stellung zu der rücklaufseitig
aufsitzenden Stellung. Sobald die Rücklauföffnung 104
geschlossen ist, steigt der Steuerdruck in der Steuer
druckkammer 106 zum Versorgungsdruck hin an. In der
Steuerdruckkammer 106 vorhandenes Fluid umläuft die
Ankerplatte 112 außer der Differentialdruckfläche der
Ankerplatte, über die der Steuerdruck wirkt, um eine
sich aus dem Differentialdruck ergebende Kraft in
Richtung zu der rücklaufseitig aufsitzenden Stellung zu
erzeugen. Falls die Spule während eines längeren
Zeitraums beaufschlagt bleibt, kann der Steuerdruck
gegebenenfalls gleich dem Versorgungsdruck werden. Falls
die Spule abwechselnd mit ausgewählter Frequenz gemäß der für den Magneten
ausgewählten relativen Einschaltdauer
beaufschlagt und entregt wird, stabilisiert sich
der Steuerdruck bei einem Zwischenwert zwischen
Versorgungsdruck und Umgebungsdruck.
Die Entlastungsnuten 52 und 54 in der Bodenwand 25 der
Bohrung 16 und die Nut 94 am entferntliegenden Ende des
rohrförmigen Abschnittes 78 verringern die Möglichkeit, daß Fluid
zwischen der Ankerplatte und der Bodenwand bzw. dem
Abschnitt 78 eingeschlossen wird, so daß eine viskose
Dämpfung der Ankerplatte vermieden wird.
Es ist erforderlich, die Größe der sich aus dem
Differentialdruck ergebenden Kraft auf die Ankerplatte
112 zu minimalisieren, die in Richtung zu der auf der
Rücklaufseite aufsitzenden Stellung wirkt, da die Feder
126 diese Kraft beim Rückstellen der Ankerplatte in die
versorgungsseitig aufsitzende Stellung überwinden muß.
Falls die resultierende Kraft das erzielbare Minimum
übersteigt, ist eine stärkere Feder 126 erforderlich, um
die dann nötige größere Rückstellkraft zu erzeugen, und
damit wird auch ein kräftigerer Magnet mit höherer EMF
erforderlich, um die Ankerplatte in der Gegenrichtung zu
der rücklaufseitig aufsitzenden Stellung zu schwenken.
Die Öffnung oder der Durchlaß 130 in der Ankerplatte
112 trägt zur Minimalisierung der sich aus der Druck
differenz ergebenden Kraft zu der rücklaufseitig auf
sitzenden Stellung dadurch bei, daß derjenige Abschnitt der
Ankerplatte entfernt wird, der genau gegenüber der
Endfläche 102 des zweiten Sitzeinsatzes 98 in der
rücklaufseitig aufsitzenden Stellung der Ankerplatte
liegen würde. So ist die Differenzdruckfläche der Ankerplatte
in der rücklaufseitig aufsitzenden Stellung im wesent
lichen nur gleich der Fläche der Rücklauföffnung
104, da das unter Druck stehende Fluid
auf die Fläche 102 statt auf die Ankerplatte wirkt.
Claims (5)
1. Elektrohydraulisches Drucksteuerventil mit
- - einem Ventilgehäuse, in dem eine Druckkammer und eine zwischen einer Quelle für Fluid mit Versorgungsdruck und der Druckkammer angeordnete Versorgungsdrucköffnung sowie eine zwischen einem Fluidsumpf mit Umgebungs druck und der Druckkammer angeordnete Rücklauföffnung vor gesehen sind,
- - einer eine erste ebene Abdichtfläche aufweisenden magne tisierbaren Ankerplatte, die in der Druckkammer befestigt und zwischen einer ersten abdichtenden und einer zweiten Stellung bewegbar ist,
- - einer an der Ankerplatte abgestützten Feder, die die Ankerplatte in Richtung der ersten abdichtenden Stellung vorspannt, und
- - einem Elektromagneten im Ventilgehäuse, durch den die Ankerplatte von der ersten abdichtenden Stellung in die zweite Stellung umsteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die koaxial zur Hauptachse (18) des Ventilgehäuses (10) liegende Versorgungsdrucköffnung (50) in einer zur Hauptachse (18) senkrechten ersten Ebene (26) in die als Steuerdruckkammer (106) ausgebildete Druckkammer mündet und von der ersten ebenen Abdichtfläche der Ankerplatte (112) in deren erster Stellung dicht verschlossen ist,
daß die ebenfalls zur Hauptachse (18) koaxiale Rücklauf öffnung (104) in einer zur ersten Ebene (26) parallelen zweiten Ebene (67) in die Steuerdruckkammer (106) mündet und von einer zweiten ebenen Abdichtfläche der Anker platte (112) in deren zweiter Stellung dicht verschlossen ist, in der die Versorgungsdrucköffnung (50) geöffnet ist,
daß in die Steuerdruckkammer (106) eine Steuerdruck öffnung (110) mündet,
daß die Versorgungsdrucköffnung (50) radial nach innen durch einen ersten Sitzeinsatz (38) und die Rücklauf öffnung (104) radial nach innen durch einen zweiten Sitzeinsatz (98) begrenzt ist, und
daß in der Ankerplatte (112) ein Durchlaß (130) vorge sehen ist, dessen Umfangswand radial nahe innerhalb der Begrenzungswand des ersten und des zweiten Sitzeinsatzes verläuft, wobei der Durchlaß (130) in der ersten Stellung der Ankerplatte (112) durch den ersten Sitzeinsatz (38) und in der zweiten Stellung durch den zweiten Sitzeinsatz (98) dicht verschlossen ist.
daß die koaxial zur Hauptachse (18) des Ventilgehäuses (10) liegende Versorgungsdrucköffnung (50) in einer zur Hauptachse (18) senkrechten ersten Ebene (26) in die als Steuerdruckkammer (106) ausgebildete Druckkammer mündet und von der ersten ebenen Abdichtfläche der Ankerplatte (112) in deren erster Stellung dicht verschlossen ist,
daß die ebenfalls zur Hauptachse (18) koaxiale Rücklauf öffnung (104) in einer zur ersten Ebene (26) parallelen zweiten Ebene (67) in die Steuerdruckkammer (106) mündet und von einer zweiten ebenen Abdichtfläche der Anker platte (112) in deren zweiter Stellung dicht verschlossen ist, in der die Versorgungsdrucköffnung (50) geöffnet ist,
daß in die Steuerdruckkammer (106) eine Steuerdruck öffnung (110) mündet,
daß die Versorgungsdrucköffnung (50) radial nach innen durch einen ersten Sitzeinsatz (38) und die Rücklauf öffnung (104) radial nach innen durch einen zweiten Sitzeinsatz (98) begrenzt ist, und
daß in der Ankerplatte (112) ein Durchlaß (130) vorge sehen ist, dessen Umfangswand radial nahe innerhalb der Begrenzungswand des ersten und des zweiten Sitzeinsatzes verläuft, wobei der Durchlaß (130) in der ersten Stellung der Ankerplatte (112) durch den ersten Sitzeinsatz (38) und in der zweiten Stellung durch den zweiten Sitzeinsatz (98) dicht verschlossen ist.
2. Elektrohydraulisches Drucksteuerventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsdrucköffnung (50) durch eine erste, den äußeren Mündungsdurchmesser bestimmende Kreiskante (36) mit einem ersten Durchmesser und durch eine zweite, zur ersten konzentrischen und den inneren Mündungsdurch messer bestimmende Kreiskante (48) mit einem zweiten Durchmesser des eine ebene Endfläche (46) in der ersten Ebene (26) enthaltenden ersten Sitzeinsatzes (38) be grenzt ist,
daß die Steuerdruckkammer (106) zwischen der ersten und der zweiten Ebene (26, 67) vorgesehen ist,
daß die Steuerdrucköffnung (110) in einer in der ersten Ebene (26) liegenden Bodenwand (25) des Ventilgehäuses (10) angeordnet ist,
daß ein inneres Polstück (68) des Betätigungsmagneten einen rohrförmigen, mit der Hauptachse (18) koaxialen Abschnitt (78) aufweist, dessen Durchgangsbohrung (80) eine Verbindung zwischen der Steuerdruckkammer (106) und dem Fluidsumpf (14) herstellt,
daß der rohrförmige Abschnitt (78) mit einer in der zwei ten Ebene (67) liegenden Stirnseite (91) endet, an der die Durchgangsbohrung (80) an diesem Ende (91) durch eine dritte Kreiskante (92) begrenzt ist und mit einem dem ersten Durchmesser entsprechenden Durchmesser in die Steuerdruckkammer (106) mündet,
daß der zweite Sitzeinsatz (98) eine ebene Endfläche (102) aufweist, die durch eine vierte Kreiskante (103) mit einem dem zweiten Durchmesser entsprechenden vierten Durchmesser begrenzt ist,
daß der zweite Sitzeinsatz (98) im rohrförmigen Abschnitt (78) befestigt ist, wobei die Endfläche in seiner zweiten Ebene (67) liegt und die vierte Kreiskante (103) mit der dritten Kreiskante (92) konzentrisch ist und mit dieser die Rücklauföffnung (104) ringförmig begrenzt,
daß die Feder (126) zwischen einem Spulenkörper (84) des Elektromagneten (62) und der Ankerplatte (112) abgestützt ist, und
daß der Durchlaß (130) in der Ankerplatte (112) die versorgungsöffnungsseitige und rücklauföffnungsseitige ebene Fläche in mit jeweils mit der Hauptachse koaxialen kreisförmigen Kanten (132, 134) schneidet und deren Durch messer im wesentlichen gleich dem zweiten bzw. vierten Durchmesser sind.
daß die Versorgungsdrucköffnung (50) durch eine erste, den äußeren Mündungsdurchmesser bestimmende Kreiskante (36) mit einem ersten Durchmesser und durch eine zweite, zur ersten konzentrischen und den inneren Mündungsdurch messer bestimmende Kreiskante (48) mit einem zweiten Durchmesser des eine ebene Endfläche (46) in der ersten Ebene (26) enthaltenden ersten Sitzeinsatzes (38) be grenzt ist,
daß die Steuerdruckkammer (106) zwischen der ersten und der zweiten Ebene (26, 67) vorgesehen ist,
daß die Steuerdrucköffnung (110) in einer in der ersten Ebene (26) liegenden Bodenwand (25) des Ventilgehäuses (10) angeordnet ist,
daß ein inneres Polstück (68) des Betätigungsmagneten einen rohrförmigen, mit der Hauptachse (18) koaxialen Abschnitt (78) aufweist, dessen Durchgangsbohrung (80) eine Verbindung zwischen der Steuerdruckkammer (106) und dem Fluidsumpf (14) herstellt,
daß der rohrförmige Abschnitt (78) mit einer in der zwei ten Ebene (67) liegenden Stirnseite (91) endet, an der die Durchgangsbohrung (80) an diesem Ende (91) durch eine dritte Kreiskante (92) begrenzt ist und mit einem dem ersten Durchmesser entsprechenden Durchmesser in die Steuerdruckkammer (106) mündet,
daß der zweite Sitzeinsatz (98) eine ebene Endfläche (102) aufweist, die durch eine vierte Kreiskante (103) mit einem dem zweiten Durchmesser entsprechenden vierten Durchmesser begrenzt ist,
daß der zweite Sitzeinsatz (98) im rohrförmigen Abschnitt (78) befestigt ist, wobei die Endfläche in seiner zweiten Ebene (67) liegt und die vierte Kreiskante (103) mit der dritten Kreiskante (92) konzentrisch ist und mit dieser die Rücklauföffnung (104) ringförmig begrenzt,
daß die Feder (126) zwischen einem Spulenkörper (84) des Elektromagneten (62) und der Ankerplatte (112) abgestützt ist, und
daß der Durchlaß (130) in der Ankerplatte (112) die versorgungsöffnungsseitige und rücklauföffnungsseitige ebene Fläche in mit jeweils mit der Hauptachse koaxialen kreisförmigen Kanten (132, 134) schneidet und deren Durch messer im wesentlichen gleich dem zweiten bzw. vierten Durchmesser sind.
3. Elektrohydraulisches Drucksteuerventil nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsdrucköffnung (50) von mindestens einer
kreisförmigen, zur ersten Ebene (26) hin offenen Ent
lastungsnut (52, 54) derart umgeben ist, daß zwischen der
Versorgungsdrucköffnung (50) und der Entlastungsnut (52,
54) ein in der ersten Ebene (26) liegender Messerkanten
steg verbleibt.
4. Elektrohydraulisches Drucksteuerventil nach Anspruch 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Stirnseite (91) des rohrförmigen Abschnitts
(78) eine zur Steuerdruckkammer (106) hin offene, die
Rücklauföffnung (104) ringförmig umgebende Entlastungsnut
(94) derart angeordnet ist, daß zwischen der Rücklauf
öffnung (104) und der Entlastungsnut (94) ein in der zwei
ten Ebene (67) liegender Messerkantensteg verbleibt.
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