DE4417293A1 - Proportional-Druckregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Proportional-Druckregelventil, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Ein derartiges Proportional-Druckregelventil ist aus der DE 33 07 554 C2 bekannt. Das Druckregelventil nach dieser Druckschrift besitzt eine Ventilbüchse mit einer durchgehenden axialen Boh­ rung. Durch die Ventilbüchse gehen Eingangsradialbohrungen, die dem Druckmittelzufluß von einer Druckmittelquelle dienen, und Entlastungsradialbohrungen hindurch, durch die hindurch Druck­ mittel zu einem Vorratsbehälter abfließen kann. Die Sekundär­ seite des Ventils befindet sich vor der dem Proportionalmagneten abgewandten Stirnseite der Ventilbüchse. Der Raum vor dieser Stirnseite ist über einen sich in der Axialbohrung der Ventil­ büchse befindenden Regelkolben mit den Eingangsradialbohrungen oder den Entlastungsradialbohrungen verbindbar. Der Regelkolben besitzt dazu einen in Richtung der besagten Stirnseite der Ven­ tilbüchse offenen Hohlraum, von dem aus mehrere radiale Steuer­ bohrungen auf die Außenseite des Regelkolbens führen. Zum Druck­ aufbau auf der Sekundärseite des Ventils werden die Eingangsra­ dialbohrungen über die Steuerbohrungen des Regelkolbens mit des­ sen Hohlraum verbunden, aus dem heraus das Druckmittel vor die Stirnseite der Ventilbüchse gelangt. Zur Erniedrigung des Druc­ kes werden die Entlastungsradialbohrungen über dieselben Steuer­ bohrungen mit dem Hohlraum des Regelkolbens verbunden. Der se­ kundärseitige Druck, der sogenannte Regeldruck, ergibt sich aus der Magnetkraft, mit der der Regelkolben beaufschlagt wird, aus einer Federkraft, die gegen die Magnetkraft auf den Regelkolben wirkt und aus der vom sekundärseitigen Druck beaufschlagten Wirkfläche am Regelkolben. Bei dem Proportional-Druckregelventil nach der DE 33 07 554 C2 steht der sekundärseitige Druck an der einen Stirnseite des Regelkolbens an, während ein magnetseitiger Druckraum zum Druckmittelvorratsbehälter hin entlastet ist. Die Wirkfläche entspricht also der Querschnittsfläche der Axialboh­ rung der Ventilbüchse im Bereich der Eingangs- und der Entla­ stungsradialbohrungen.

Im aus geregelten Zustand herrscht am Regelkolben ein Gleichge­ wicht zwischen den an ihm in axialer Richtung angreifenden Kräf­ ten. Da bei dem Proportional-Druckregelventil nach der DE 33 07 554 C2 die Druckkraft der Magnetkraft entgegengerichtet ist, stellt sich ein um so höherer sekundärseitiger Druck ein je hö­ her die Magnetkraft, je höher also der durch die Magnetwicklung fließende Strom ist. Ein solches Proportional-Druckregelventil hat eine, so sagt man, steigende p(I) Kennlinie. Wirken die Ma­ gnetkraft und die Druckkraft in die gleiche Richtung gegen die Kraft einer starken Feder, so ist bei Kräftegleichgewicht die Druckkraft um so größer, je kleiner die Magnetkraft, je kleiner also der durch die Magnetwicklung fließende Strom ist. Das Ven­ til hat eine fallende p(I) Kennlinie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Proportional- Druckregelventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß es bei kleinem benötigtem Bauraum für den Durchfluß von großen Volumenströmen geeignet ist. Dies soll mit geringem Aufwand, insbesondere mit einer ge­ ringen Anzahl von Bauteilen erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Proportional-Druck­ regelventil gelöst, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 aufweist und bei dem gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 der Regelkolben ein Stufenkolben ist, der einen ersten Abschnitt großen Durchmessers und einen zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers besitzt, an dessen Stufe ein vom Druck ent­ lasteter Ringraum ausgebildet ist und der hinsichtlich des Re­ geldruckes bis auf die Ringfläche der Stufe druckausgeglichen ist.

Bei einem erfindungsgemäßen Proportional-Druckregelventil kann die Fläche der Stufe am Regelkolben im Prinzip beliebig klein gemacht werden, so daß trotz größerer Abmessungen der Axialboh­ rung in der Ventilbüchse und des Regelkolbens die Wirkfläche, an der vom Regeldruck eine Kraft erzeugt wird, und damit auch die Druckkraft begrenzt sind. Somit kann auch ein relativ kleiner Proportionalmagnet verwendet werden. Besonders günstig ist da­ bei, daß sich eine Verkleinerung der Differenzfläche zwischen den beiden Abschnitten des Regelkolbens nicht auf die möglichen Durchflußquerschnitte des Ventils auswirkt. Der Druck an der Stufe des Regelkolbens wird vom strömenden Druckmittel nicht be­ einflußt, da der Ringraum an der Stufe nicht im Druckmittelstrom liegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Proportio­ nal-Druckregelventils kann man den Unteransprüchen entnehmen.

Wenn die Stufe zwischen den zwei Abschnitten des Regelkolbens gemäß Anspruch 2 angeordnet ist, so benötigt man keine axial verlaufende, schwierig herzustellende Aussparung am Regelkolben oder an der Ventilbüchse, um den Ringraum vor der Stufe mit den Entlastungsradialbohrungen zu verbinden, bzw. keine zusätzliche Radialbohrung an der Ventilbüchse, um eine Verbindung zwischen dem Ringraum an der Stufe und dem Außenbereich der Ventilbüchse zu schaffen, der mit dem Druckmittelvorratsbehälter zu verbinden ist. Die gewünschte Entlastung des Ringraumes kann vielmehr al­ lein durch eine Drehbearbeitung der Ventilbüchse und/oder des Regelkolbens erhalten werden.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausbildung gemäß Anspruch 3, durch die man eine große Führungslänge für den Regelkolben er­ halten kann. Auch wird dadurch, daß der Regelkolben an seinem zweiten Abschnitt direkt in der Ventilbüchse geführt ist, auf einfache Weise und ohne zusätzliche Bauteile der druckentlastete Ringraum am Regelkolben gegen einen vom Regeldruck beaufschlag­ baren Druckraum abgedichtet.

Eine Ausbildung gemäß Anspruch 4 ist günstig für eine kleine Hy­ sterese des Regelventils.

Damit der mögliche Volumenstrom durch ein erfindungsgemäßes Ven­ til groß sein kann, kommt es nicht nur darauf an, daß die Durch­ flußquerschnitte groß sind, sondern auch darauf an, daß die Strömung nur wenig umgelenkt wird. Wichtig ist dabei zumeist ein großer Volumenstrom von der Druckmittelquelle über die Eingangs­ radialbohrungen zur Sekundärseite des Ventils. Der lichte Ab­ stand zwischen den Eingangsradialbohrungen und den Entlastungs­ radialbohrungen ergibt sich daraus, daß zwischen diesen Bohrun­ gen außen an der Ventilbüchse eine Dichtung angeordnet sein muß, um einen mit der Druckmittelquelle verbundenen Außenbereich von einem mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbundenen Außenbe­ reich der Ventilbüchse zu trennen. Ist nun der lichte Abstand zwischen den Eingangsradialbohrungen und den Entlastungsradial­ bohrungen wesentlich größer als der Durchmesser der Steuerboh­ rungen des Regelkolbens, so wird die Strömung zwischen dem Hohl­ raum des Regelkolbens und zumindest den einen Radialbohrungen an der Ventilbüchse wenig umgelenkt, wenn ein erfindungsgemäßes Proportional-Druckregelventil gemäß den Ansprüchen 5, 6 oder 7 ausgestaltet ist.

Der große Unterschied zwischen dem lichten Abstand der Eingangs­ radialbohrungen und der Entlastungsradialbohrungen voneinander und dem Durchmesser der Steuerbohrungen am Regelkolben kann dar­ auf zurückzuführen sein, daß man, wie dies im Anspruch 8 angege­ ben ist, die Anzahl der Steuerbohrungen am Regelkolben größer als vier gemacht hat, um den Durchflußwiderstand zwischen der Außenseite des Regelkolbens und dem Hohlraum im Regelkolben klein zu machen. Der mögliche Durchmesser der Steuerbohrungen nimmt mit ihrer Anzahl ab, wobei jedoch mit zunehmender Zahl der Durchflußwiderstand zunächst noch kleiner gemacht werden kann. Versuche mit zwei Steuerbohrungen mit einem Durchmesser von 6,4 mm, mit vier Steuerbohrungen mit einem Durchmesser von 4 mm und mit sechs Steuerbohrungen mit einem Durchmesser von 3 mm haben gezeigt, daß sich der Durchflußwiderstand mit zunehmender Anzahl der Bohrungen verringert, obwohl der Gesamtquerschnitt abnimmt.

Durch die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 9, 10, 11 und 12 kann auf einfache Weise ein Feinsteuerbereich des Ventils ge­ schaffen werden. Die entsprechenden Merkmale sind auch unabhän­ gig von Merkmalen aus den vorhergehenden Ansprüchen mit Vortei­ len zu verwenden.

Für ein erfindungsgemäßes Proportional-Druckregelventil wird vorteilhafterweise ein Proportionalmagnet verwendet, dessen Ma­ gnetanker über einen Stößel auf den Regelkolben wirkt und dessen Ankerraum vom Regeldruck beaufschlagt ist. Auf diese Weise ist der Regelkolben auch im Hinblick auf die Anlagefläche zwischen dem Stößel und dem Regelkolben definiert druckausgeglichen.

Gemäß Anspruch 13 ist nun der Hohlraum des Regelkolbens über eine in den Regelkolben oder in ein fest mit ihm verbundenes Teil eingebrachte Dämpfungsbohrung mit einem magnetseitigen Druckraum verbunden, in dem der sekundärseitige Druck herrscht, dessen wirksame Druckfläche für eine Druckbeaufschlagung des Re­ gelkolbens jedoch um die Querschnittsfläche des Ringraums an der Stufe des Regelkolbens kleiner ist als die wirksame Druckfläche auf der Sekundärseite des Ventils.

Vorteilhafte Weiterbildungen im Hinblick auf die Verbindung des magnetseitigen Druckraums mit der Sekundärseite des Ventils fin­ den sich in den Ansprüchen 14, 15 und 16.

Bei einer Ausbildung gemäß Anspruch 17 kann die Exemplarstreuung des Durchflußquerschnitts in der einen Endposition des Regelkol­ bens besonders geringgehalten werden, da in die Toleranzkette jeweils nur ein Maß an der Ventilbüchse und ein Maß am Regelkol­ ben eingehen.

In der besonderen Ausgestaltung nach Anspruch 18 ist ein Feder­ teller, an dem sich eine den Regelkolben beaufschlagende Druck­ feder abstützt, durch umgebördeltes oder verstemmtes Material an der Ventilbüchse bzw. am Regelkolben befestigt. Somit wird für die Befestigung kein zusätzliches Bauteil benötigt. Auch ist das Montagerisiko gegenüber Befestigungen mittels Sprengring oder Schraube gesenkt, da das Bördeln leicht maschinell zu machen ist und Maschinenarbeit prozeßsicherer als Handarbeit ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Proportio­ nal-Druckregelventils sind in den Zeichnungen dargestellt. An­ hand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel, das einen stoßenden Proportionalmagneten und eine steigende Kennlinie auf­ weist,

Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel, das ebenfalls einen stoßenden Proportionalmagneten besitzt, dessen Kenn­ linie jedoch fallend ist,

Fig. 3 eine Abwicklung im Bereich der Steuerbohrungen des Regelkolbens eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem der Durchmesser der Steuerbohrungen größer als die Breite einer im Bereich der Steuerbohrungen außen um­ laufenden Ringnut ist, und

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der aus Fig. 3 eines vierten Ausführungsbeispiels, dessen Steuerbohrungen bezüglich einer Ringnut versetzt sind.

Zu den beiden Proportional-Druckregelventilen nach den Fig. 1 und 2 gehört jeweils derselbe Proportionalmagnet 10, der von üb­ licher Bauart ist und der deshalb in den Figuren nur abgeschnit­ ten gezeigt ist und nur teilweise beschrieben wird. Er besitzt ein Polrohr 11, das vor der einen Stirnseite eines Magnetgehäu­ ses 12 einen Befestigungsflansch 13 besitzt. In einer axialen, zentralen Ausnehmung 14, deren Boden eine ebene, senkrecht zur Achse des Ventils verlaufende Planfläche 15 ist, ist der Befe­ stigungsflansch 13 mit einem Innengewinde 16 versehen. Ein Au­ ßengewinde 17 des Befestigungsflansches 13 dient dazu, um das Ventil in einer nicht näher dargestellten Ventilplatte zu befe­ stigen. In einem Einstich hinter dem Außengewinde 17 befindet sich zur Abdichtung der Bohrung, in die das Ventil eingeschraubt wird, ein O-Ring 18. Unmittelbar am Magnetgehäuse 12 ist der Be­ festigungsflansch 13 als Sechskant 19 ausgebildet, an dem ein Schraubenschlüssel angesetzt werden kann.

Die Ventilgruppe der beiden Proportional-Druckregelventile be­ steht im wesentlichen aus einer Ventilbüchse 25, einem Regelkol­ ben 26, einer Schraubendruckfeder 27 und einem Federteller 28, an dem sich die Schraubendruckfeder mit ihrem einen Ende ab­ stützt.

Die Ventilbüchse 25 ist mit einem Außengewinde 29 in die Ausneh­ mung 14 des Befestigungsflansches 13 so weit eingeschraubt, daß sie mit ihrer einen Stirnseite 30 stramm an der Planfläche 15 anliegt. Im Abstand zu dem Außengewinde 29 besitzt die Ventil­ büchse 25 außen eine Ringnut 31, in die ein O-Ring 32 eingelegt ist. Ein weiterer O-Ring 33 befindet sich in einer weiteren äu­ ßeren Ringnut 34, die sich im Abstand zu der Ringnut 31 in der Nähe des dem Magneten 10 entfernten Endes 24 der Ventilbüchse 25 befindet. Man erkennt, daß die Durchmesser des Einstiches für den O-Ring 18 sowie die Ringnuten 31 und 34 und entsprechend auch die O-Ringe 18, 32 und 33 zum vorderen Ende 24 der Ventil­ büchse 25 hin abnehmen, so daß die Ventilbüchse 25 und der Befe­ stigungsflansch 13 jeweils ohne Beschädigung der O-Ringe in eine Bohrung der Ventilplatte soweit eingeschoben werden können, bis das Außengewinde 17 in ein Gegengewinde an der Ventilplatte ein­ greift.

Auf der einen Seite der Ringnut 31 sind in die Ventilbüchse 25 vier Radialbohrungen 35 eingebracht, die einen Winkelabstand von 900 voneinander haben und deren Achsen alle in derselben Radial­ ebene liegen. Auf der anderen Seite der Ringnut 31 besitzt die Ventilbüchse 25 vier Radialbohrungen 36, die ebenfalls einen Winkelabstand von 90° voneinander haben und deren Achsen eben­ falls alle in einer einzigen Radialebene liegen. Wie durch die Bezeichnung Ventilbüchse schon angedeutet, wird dieses Bauteil auf seiner gesamten Länge von einer Axialbohrung 37 durchsetzt, die über die Radialbohrungen 35 mit einem Außenbereich zwischen den O-Ringen 18 und 32 und über die Radialbohrungen 36 mit einem Außenbereich der Ventilbüchse 25 zwischen den O-Ringen 32 und 33 verbunden ist. Im Bereich der Radialbohrungen 35 ist die Axial­ bohrung 37 zu einem Ringkanal 38 ausgedreht, der wesentlich breiter als der Durchmesser der Radialbohrungen 35 ist und der zu den Radialbohrungen 36 hin erst in einem großen Abstand von den Radialbohrungen 35 endet. Die umlaufende Steuerkante 39 an diesem Ende des Ringkanals 38 befindet sich axial fast mittig der Ringnut 31. Auch im Bereich der Radialbohrungen 36 ist die Axialbohrung 37 zu einem Ringkanal 40 ausgedreht, dessen Breite nur geringfügig größer als der Durchmesser der Radialbohrungen 36 ist und der mittig zu diesen Radialbohrungen angeordnet ist. An seinem den Radialbohrungen 35 näheren Ende ist eine umlau­ fende Steuerkante 41 ausgebildet.

Bei dem Druckregelventil nach Fig. 1 ist der Außenbereich zwi­ schen den beiden O-Ringen 18 und 32 dafür vorgesehen, mit einem Druckmittelvorratsbehälter verbunden zu werden. Er bildet also den Tankanschluß des Ventils, die Radialbohrungen 35 sind die Entlastungsbohrungen. Der Bereich zwischen den beiden O-Ringen 32 und 33 wird mit einer Druckmittelquelle verbunden. Er ist so­ mit der Druckanschluß des Ventils, und die Radialbohrungen 36 sind die Eingangsradialbohrungen. Bei dem Druckregelventil nach Fig. 2 ist die Anordnung umgekehrt getroffen. Die Radialbohrun­ gen 35 sind die Eingangsradialbohrungen und die Radialbohrungen 36 die Entlastungsradialbohrungen. Bei beiden Druckregelventilen bildet der Bereich vor dem O-Ring 33 den Ausgang A des Ventils. Der Druck an diesem Ausgang soll geregelt werden. Er wird als Regeldruck bezeichnet.

In der Axialbohrung 37 der Ventilbüchse 25 ist ein Regelkolben 26 verschiebbar geführt. In Längsrichtung des Regelkolbens 26 kann man im wesentlichen zwei Abschnitte 46 und 47 unterschei­ den, die verschiedene für die Funktion wesentliche Außendurch­ messer haben. Im Abschnitt 46 mit dem größeren Durchmesser läuft außen um den Regelkolben herum eine Ringnut 48, die über Steuer­ bohrungen 49 mit einem als Axialbohrung ausgebildeten Hohlraum 50 des Regelkolbens 26 verbunden ist. Die insgesamt sechs vor­ handenen und gleichen Winkelabstand voneinander aufweisenden Steuerbohrungen 49 haben einen Durchmesser, der der Breite der Ringnut 48 entspricht, und sind mittig in der Ringnut angeord­ net. In die Ringnut sind außerdem an beiden Seiten Feinsteuernu­ ten 51 eingefräst. Der lichte axiale Abstand zwischen den Fein­ steuernuten 51 an gegenüberliegenden Seiten der Ringnut 48 ist geringfügig kleiner als der axiale Abstand zwischen den beiden Steuerkanten 39 und 41 der Ventilbüchse 25.

Am Abschnitt 46 mit dem größeren Durchmesser ist der Regelkolben an einem axial kurzen Steg 52 der Ventilbüchse 25 geführt, wobei sich der Steg bei der Ausführung nach Fig. 1 unmittelbar vor dem Ringkanal 40 und bei der Ausführung nach Fig. 2 unmittelbar hinter dem Ringkanal 38 befindet. Bei der Ausführung nach Fig. 1 endet der Abschnitt 46 vorne in einer Stufe 53, die sich in jeder Position des Regelkolbens 25 vor dem Steg 52 befindet. Bei der Ausführung nach Fig. 2, bei der sich im Gegensatz zur Aus­ führung nach Fig. 1 der Abschnitt 46 nicht vor, sondern hinter dem Abschnitt 47 befindet, endet der Abschnitt 46 in jeder Posi­ tion des Regelkolbens innerhalb des Steges 52. Auch innerhalb des Abschnitts 47 ist der Regelkolben 26 mit einem kurzen axia­ len und einstückig an der Ventilbüchse 25 ausgebildeten Steg 54 geführt. Die Führungsfläche 55 am Abschnitt 47 des Regelkolbens ist so lang, daß sich der Steg 54 in jeder Position des Regel­ kolbens innerhalb der Führungsfläche befindet. Somit ist hin­ sichtlich beider Führungsstege 52 und 54 sowie den entsprechen­ den Führungsflächen am Regelkolben 26 sichergestellt, daß die Kanten an den axialen Enden der Stege 52 und 54 sowie den ent­ sprechenden Führungsflächen am Regelkolben 26 in jeder Position des Regelkolbens entweder innerhalb oder außerhalb der Gegenflä­ che liegen, jedoch nicht von innerhalb nach außerhalb oder von außerhalb nach innerhalb wechseln. Die Führungsfläche 55 ist an­ dererseits auch nicht länger, als es dafür notwendig ist, daß der Steg 54 immer innerhalb der Führungsfläche 55 bleibt. Insbe­ sondere ist bei der Ausführung nach Fig. 1 durch eine Eindre­ hung 56 am magnetseitigen Ende des Regelkolbens 26 die Führungs­ fläche 55 begrenzt, so daß auch die feinzubearbeitende Fläche begrenzt ist. Für diese Feinbearbeitung ist auch der Einstich 57 bei beiden Ausführungen vorhanden, wobei sich bei der Ausführung nach Fig. 1 der Einstich an dem stufenartigen Übergang 58 zwi­ schen den beiden Abschnitten 46 und 47 und bei der Ausführung nach Fig. 2 innerhalb des Abschnitts 47 des Regelkolbens 26 be­ findet. Durch die Führung im Abschnitt 47 ist die Führungslänge des Regelkolbens, der Abstand zwischen den axial am weitesten entfernten, noch geführten Stellen des Regelkolbens, sehr groß. Dabei ist zur Ausführung nach Fig. 1 zu bemerken, daß der Steg 54 an sich noch um die Länge der Eindrehung 56 näher an die Planfläche 15 des Befestigungsflansches 13 herangerückt werden könnte. Dann jedoch würde er sich innerhalb eines Bereichs des Gewindes 29 befinden, in dem eine Verformung der Ventilbüchse 25 auftreten kann, so daß die Zylindrizität der Führungsfläche am Steg 54 verlorenginge.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 befindet sich die Stufe 58 zwi­ schen den Abschnitten 46 und 47 des Regelkolbens 25 in jeder Po­ sition des Regelkolbens in einem Abstand von dem Ringkanal 38 der Ventilbüchse 25 zwischen dem Ringkanal 38 und dem Steg 54. Der Innendurchmesser der Axialbohrung 37 ist in einer Ausdrehung 59 zwischen dem Ringkanal 38 und dem Steg 54 größer als im Be­ reich zwischen den beiden Steuerkanten 39 und 41 und größer als im Steg 52, so daß der Ringraum 60 zwischen der Stufe 58 und dem Steg 54 immer mit den Entlastungsradialbohrungen 35 verbunden, also von Druck entlastet ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 befindet sich die Stufe 58 in jeder Position des Regelkolbens 26 innerhalb des Ringkanals 40, der den Entlastungsradialbohrungen 36 der Ausführung nach Fig. 2 zugeordnet ist. Bei beiden Ausführungen ist sichergestellt, daß die Stufe 58 während einer Bewegung des Regelkolbens 26 keine Kante an der Ventilbüchse 25 überfährt.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 erstreckt sich die Axialbohrung 50 von der Stirnseite des Regelkolbens 26 am Ausgang A des Ven­ tils aus mit gleichbleibendem Durchmesser weit über die Steuer­ bohrungen 49 hinaus. Durch eine exentrisch angeordnete Dämp­ fungsdüse 65 ist die Axialbohrung 50 mit der der Planfläche 15 zugekehrten Stirnseite 66 des Regelkolbens 26 verbunden. Die Dämpfungsdüse 65 bzw. eine sich an sie anschließende Erweite­ rungsbohrung 64 mit größerem Durchmesser überdeckt teilweise eine Axialbohrung 67 in dem Polrohr 11, durch die ein Magnetstö­ ßel 68, über den der Magnet 10 den Regelkolben 26 beaufschlagt, mit Spiel verläuft. Somit herrscht im Betrieb in dem magnetsei­ tigen Druckraum 71 hinter dem Steg 54 der Ventilbüchse 25, in der Bohrung 67 des Polrohrs 11 und in einem nicht näher darge­ stellten, den Anker des Magneten aufnehmenden Ankerraum derselbe Druck wie am Ausgang A des Ventils. Die Wirkfläche, die von dem in den genannten Räumen herrschenden Druck beaufschlagt werden kann, ist die Querschnittsfläche des Regelkolbens 26 im Bereich seines Abschnitts 47. Am Ausgang A beaufschlagt der Druck den Regelkolben 26 auf einer Wirkfläche, die der Querschnittsfläche des Abschnitts 46 entspricht. Die Flächendifferenz führt dazu, daß der Regeldruck am Regelkolben eine Kraft erzeugt, die den Regelkolben in Richtung auf die Planfläche 15 zu gegen die Kraft des Magneten 10 beaufschlagt.

In dieselbe Richtung wie die Druckkraft wirkt auf den Regelkol­ ben 26 noch die Kraft der Feder 27, die jedoch nur schwach vor­ gespannt ist. Die Feder 27 dient dazu, um eine Ruhestellung des Regelkolbens 26 zu gewährleisten und um die Regelbarkeit zu ver­ bessern. Die Druckfeder 27 ist im Bereich des vorderen Endes der Ventilbüchse 25 angeordnet und stützt sich an der Ventilbüchse über den Federteller 28 ab. Dieser ist durch umgebördeltes Mate­ rial der Ventilbüchse an dieser befestigt.

In der gezeigten Ruheposition liegt der Regelkolben 26 genauso wie die Ventilbüchse 25 an der Planfläche 15 an. Die Steuerboh­ rungen 49 sind zu dem Ringkanal 38 hin offen, wobei in die Tole­ ranz des Öffnungsquerschnitts nur ein einziges Maß der Ventil­ büchse und nur einziges Maß des Regelkolbens eingehen, da beide Teile an der Planfläche 15 anliegen. Der Druck am Ausgang A ent­ spricht in der gezeigten Stellung des Regelkolbens dem Tank­ druck. Wird nun der Proportionalmagnet 10 bestromt, so drückt dieser den Regelkolben 26 von der Planfläche 15 weg, bis schließlich die Verbindung zwischen dem Hohlraum 50 und den Ent­ lastungsradialbohrungen 35 unterbrochen und eine Verbindung zwi­ schen dem Hohlraum 50 und den Eingangsradialbohrungen 36 herge­ stellt wird. Der Druck am Ausgang A steigt an, bis die vom Druck am Ausgang A an der Differenzfläche zwischen den Querschnitten der Kolbenabschnitte 46 und 47 erzeugte Druckkraft mitsamt der geringen Kraft der Druckfeder 27 der Magnetkraft das Gleichge­ wicht hält. Der Regelkolben 26 nimmt dann eine Regelstellung ein, in der geringe axiale Bewegungen genügen, um den Ausgang A mit den Entlastungsradialbohrungen 35 oder den Eingangsradial­ bohrungen 36 zu verbinden und damit den Ausgangsdruck konstant zu halten.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Federteller 28 am ma­ gnetseitigen Ende des Regelkolbens 26 befestigt. Er ragt dazu mit einem rohrförmigen Ansatz 69 in den mit einem Hinterschnitt 70 versehenen, durchgehenden Hohlraum 50 des Regelkolbens 26, sitzt mit einer Schulter auf dem Regelkolben auf und ist durch Verbördelung von Material des Ansatzes 69 mit dem Regelkolben verbunden. Der Hohlraum 50 setzt sich im Federteller 28 sack­ lochartig fort und ist durch eine radial angeordnete Dämpfungs­ düse 65 mit einem magnetseitigen Druckraum 71, mit der Bohrung 67 für den Stößel 68 und mit einem nicht näher dargestellten An­ kerraum verbunden. Die Druckfeder 27 ist stark vorgespannt und stützt sich, den Regelkolben 26 in Richtung auf die Planfläche 15 des Befestigungsflansches 13 zu belastend, über den Federtel­ ler 28 am Regelkolben und über eine Zwischenscheibe 72 an der Ventilbüchse 25 ab. Gegen die Kraft der Druckfeder wirken ge­ meinsam eine vom Druck am Ausgang A erzeugte Druckkraft und die Kraft des Magneten 10. Bei einer Betätigung des Ventils stellt sich am Ausgang A ein Druck ein, bei dem zwischen der Druckkraft und der Magnetkraft einerseits und der Federkraft andererseits ein Gleichgewicht herrscht. Je größer die Magnetkraft ist, um so kleiner ist die für das Gleichgewicht benötigte Druckkraft, um so kleiner also der Druck am Ausgang A. Das Ventil nach Fig. 2 hat also eine fallende p(I)-Kennlinie. Das Ventil nach Fig. 1 hat eine steigende Kennlinie.

Proportional-Druckregelventile der erfindungsgemäßen Art werden sehr oft in Fällen eingesetzt, in denen zunächst ein großer Vo­ lumenstrom von den Eingangsradialbohrungen zum Ausgang gewünscht ist, um einen Druckraum eines hydraulischen Verbrauchers zu fül­ len oder zu vergrößern, und dann der Ausgangsdruck geregelt wer­ den soll. Für große Volumenströme ist es günstig, wenn der Druckmittelstrom im Ventil nur wenig umgelenkt wird. Die Anord­ nung und Ausgestaltung der Radialbohrungen 35 und 36 und der Ringkanäle 38 und 40 an der Ventilbüchse 25 und der Ringnut 48 und der Steuerbohrungen 49 am Regelkolben 26 gewährleistet sowohl bei der Ausführung nach Fig. 1 als auch bei der Ausfüh­ rung nach Fig. 2, daß ein von den Eingangsradialbohrungen zum Ausgang A fließender Volumenstrom nur wenig umgelenkt wird. Bei der Ausführung nach Fig. 1 überdecken in der nicht gezeigten Endposition des Regelkolbens 26 die Steuerbohrungen 49 die Ein­ gangsradialbohrungen 36, so daß Druckmittel im wesentlichen ra­ dial von den Bohrungen 36 in den Hohlraum 50 gelangt. Bei der Ausführung nach Fig. 2, bei der die Bohrungen 35 die Eingangs­ radialbohrungen sind, besteht in der gezeigten Endposition des Regelkolbens 26 ein in Richtung zum Ausgang A schräg verlaufen­ der Strömungsweg.

Sowohl bei der Ausführung nach Fig. 1 als auch bei der Ausfüh­ rung nach Fig. 2 wird der gleiche stoßende Proportionalmagnet verwendet, dessen Stößel 68 aus dem Magnetgehäuse herausgefahren wird, wenn man einen Strom durch die Wicklung des Magneten schickt. Verwendet man anstelle eines stoßenden Magneten bei der einen Ausführung einen ziehenden Magneten, so können bei beiden Ausführungen dieselben Radialbohrungen die Eingangsradialbohrun­ gen bzw. die Entlastungsradialbohrungen sein.

Die Ausführung nach Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Regel­ kolbens in Abwicklung, dessen Steuerbohrungen 49 zwar wie bei den Ausführungen nach den Fig. 1 und 2 mittig einer Ringnut 48 angeordnet sind, jedoch einen Durchmesser haben, der größer als die Breite der Ringnut 48 ist. Jede Steuerbohrung greift also seitlich über die Ringnut 48 hinaus und bildet zwei gegen­ überliegende Feinsteuernuten 51. Die Feinsteuernuten entstehen also durch das Bohren der Steuerbohrungen 49 und durch das Aus­ fräsen der Ringnut 48 ohne zusätzlichen Arbeitsgang.

Gleiches gilt für den in Fig. 4 im Ausschnitt gezeigten Regel­ kolben, dessen Steuerbohrungen 49 einen Durchmesser haben, der der Breite der Nut 48 entspricht. Die Achsen der Steuerbohrungen 49 sind jedoch abwechselnd aus der Mitte der Ringnut 48 heraus in die eine oder andere Richtung versetzt, so daß jede zweite Steuerbohrung 49 auf derselben Seite über die Ringnut 48 hinaus­ reicht. Jede Steuerbohrung 49 bildet also auf der einen Seite der Ringnut 48 eine Feinsteuernut 51.

Claims (19)

1. Proportional-Druckregelventil mit einem Proportionalma­ gneten (10), mit einer Ventilbüchse (25), die eine an der dem Proportionalmagneten (10) abgewandten Stirnseite (A) offene Axi­ albohrung (37) aufweist und durch die mit einer Druckmittel­ quelle zu verbindende Eingangsradialbohrungen (35; 36) und, da­ von axial beabstandet, mit einem Druckmittelvorratsbehälter zu verbindende Entlastungsradialbohrungen (36; 35) hindurchgehen, mit einem von der Ventilbüchse (25) aufgenommenen Regelkolben (26), der einen in Richtung der dem Proportionalmagneten (10) abgewandten Stirnseite (A) der Ventilbüchse (25) offenen Hohl­ raum (50) aufweist, der jeweils über dieselben radialen Steuer­ bohrungen (49) des Regelkolbens (26) je nach dessen Position mit den Eingangsradialbohrungen (35; 36) oder den Entlastungsradial­ bohrungen (36; 35) verbindbar ist, und der in die eine Richtung von einer Magnetkraft und in die gleiche oder entgegengesetzte Richtung von einer Druckkraft, deren Größe von dem in dem Hohl­ raum (50) des Regelkolbens (26) herrschenden Regeldruck abhängt, beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (26) ein Stufenkolben ist, der einen ersten Abschnitt (46) großen Durchmessers und einen zweiten Abschnitt (47) kleinen Durchmessers besitzt, an dessen Stufe (58) ein vom Druck entla­ steter Ringraum (60) ausgebildet ist und der hinsichtlich des Regeldruckes bis auf die Ringfläche der Stufe (58) druckausge­ glichen ist.

2. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stufe (58) zwischen den zwei Ab­ schnitten (46, 47) des Regelkolbens (26) axial im Bereich der Entlastungsbohrungen (36) oder einer sich axial über die Entla­ stungsbohrungen (35) hinaus erstreckenden inneren Ausdrehung (59) der Ventilbüchse (25) befindet.

3. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbüchse (25) im Bereich des zweiten Abschnitts (47) des Regelkolbens (26) einen dem Durch­ messer dieses Abschnitts (47) entsprechenden Innendurchmesser besitzt und daß der Regelkolben (26) an seinem ersten Abschnitt (46) und an seinem zweiten Abschnitt (47) durch die Ventilbüchse (25) geführt ist.

4. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge zweier zusammenwirkender Führungsflächen an der Ventilbüchse (25) und am Regelkolben (26) derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich beide Kanten einer Führungsfläche in jeder Position des Regelkolbens (26) bezüglich der Ventilbüchse (25) entweder innerhalb oder außerhalb der an­ deren Führungsfläche befinden.

5. Proportional-Druckregelventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Steu­ erbohrungen (49) des Regelkolbens (26) wesentlich kleiner ist als der lichte Abstand der Eingangsradialbohrungen (35; 36) und der Entlastungsradialbohrungen (36; 35) der Ventilbüchse, daß sich außen an den Steuerbohrungen (49) des Regelkolbens (26) und/oder innen an den sich näher am Proportionalmagneten (10) befindenden Radialbohrungen (35) der Ventilbüchse (25) eine Ringnut (38) befindet und daß sich eine Ringnut an den Steuer­ bohrungen des Regelkolbens und/oder eine Ringnut (38) an den sich näher am Proportionalmagneten (10) befindlichen Radialboh­ rungen (35) der Ventilbüchse (25) axial weit über die Bohrungen (35), die in sie münden, hinaus zu den Steuerbohrungen (49) des Regelkolbens (26) bzw. zu den sich näher am Proportionalmagnet befindlichen Radialbohrungen der Ventilbüchse erstrecken.

6. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sich näher am Proportionalmagneten (10) befindlichen Radialbohrungen (35) der Ventilbüchse (25) die Ein­ gangsradialbohrungen sind.

7. Proportional-Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Steuer­ bohrungen (49) des Regelkolbens (26) wesentlich kleiner ist als der lichte Abstand der Eingangsradialbohrungen (36) und der Ent­ lastungsradialbohrungen (35) der Ventilbüchse (25) und daß sich in der einen Endposition des Regelkolbens (26) gleiche Radial­ bohrungen, insbesondere die Eingangsradialbohrungen (36) der Ventilbüchse und die Steuerbohrungen (49) des Regelkolbens (26) axial zumindest teilweise überdecken.

8. Proportional-Druckregelventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Steuerboh­ rungen (49) im Regelkolben (26) größer als vier und kleiner oder gleich zwölf ist.

9. Proportional-Druckregelventil, insbesondere nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Regel­ kolben (26) im Bereich der Steuerbohrungen (49) außen eine Ring­ nut (48) aufweist und daß zumindest eine Steuerbohrung (49) auf der einen Seite und zumindest eine Steuerbohrung (49) auf der anderen Seite der Ringnut (48) axial über diese hinausgreift.

10. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse einer über die Ringnut (48) hin­ ausgreifenden Steuerbohrung (49) mittig der Ringnut (48) ver­ läuft und der Durchmesser dieser Steuerbohrung (49) größer als die Breite der Ringnut (48) ist.

11. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse einer über die Ringnut (48) hinausgreifenden Steuerbohrung (49) aus der Mitte der Ring­ nut (48) heraus in die eine axiale Richtung versetzt ist.

12. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse einer anderen über die Ringnut (48) hinausgreifenden Steuerbohrung (49) aus der Mitte der Ring­ nut (48) heraus in die entgegengesetzte axiale Richtung versetzt ist.

13. Proportional-Druckregelventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (50) des Re­ gelkolbens (26) über eine in den Regelkolben (26) oder ein fest mit ihm verbundenes Teil (28) eingebrachte Dämpfungsdüse (65) mit einem magnetseitigen Druckraum (71) verbunden ist.

14. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlraum (50) im Regelkolben (26) mit gleichem Querschnitt weit über den Bereich der Steuerbohrun­ gen (49) hinaus erstreckt.

15. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (26) über einen durch eine Bohrung (67) mit Spiel hindurchtretenden Stößel (68) vom Proportionalmagneten (10) zentral beaufschlagbar ist und daß die Dämpfungsdüse (65) axial verläuft und soweit exzentrisch am Regelkolben (26) angeordnet ist, daß sie bzw. eine sie axial fortführende Erweiterungsbohrung (64) vom Stößel (68) allenfalls teilweise verdeckt ist.

16. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dämpfungsdüse (65) bzw. die Erwei­ terungsbohrung (64) und die Bohrung (67), durch die der Stößel (68) hindurchtritt, in einer Radialebene betrachtet, teilweise überlappen.

17. Proportional-Druckregelventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbüchse (25) und der Regelkolben (26) in seiner einen Endposition an derselben Planfläche (15) eines dritten Teils, insbesondere eines Teils (11) des Proportionalmagneten (10), anliegen.

18. Proportional-Druckregelventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federteller (28), an dem sich eine den Regelkolben (26) beaufschlagende Druckfeder (27) abstützt, durch umgebördeltes oder verstemmtes Material an der Ventilbüchse (25) bzw. am Regelkolben (26) befestigt ist.

19. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (28) mit einem Ansatz (69) in eine Bohrung (50) der Ventilbüchse bzw. des Regelkolbens (26) bis über einen Hinterschnitt (70) hinaus eingreift und jenseits des Hinterschnitts (70) nach außen gebördelt oder verstemmt ist.