DE4431457C2 - Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil. Derartige Druckregelventile werden beispielsweise in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt, wo sie den Druckmittelstrom zu einem Verbraucher in einer Brückenschaltung mit einer Blende regeln.

Aus der DE 35 06 842 A1 ist es bekannt, diese Blende in einer zum Druckregelventil führenden Druckleitung anzuordnen. Die Blende ist üblicherweise in Form einer Lochblende mit einem gestanzten Loch ausgebildet. Nachteilig dabei ist, daß Maß- und Formabweichungen, beispielsweise durch Abnützung des Stanzwerkzeugs für die Lochblende, den Durchflußkoeffizienten verändern. Infolgedessen wird auch die Kennlinie des Druckregelventils, insbesondere deren Lage und Krümmung, durch die geänderten Zuströmverhältnisse beeinflußt. Weiterhin ist nachteilhaft, daß mit abnehmender Temperatur bzw. mit zunehmender Druckmittelviskosität der hydraulische Widerstand der Blende relativ konstant bleibt. Dagegen nimmt der laminare Anteil des hydraulischen Widerstands an dem Ventilsitz im Druckregelventil mit abnehmender Temperatur zu. Diese Unterschiede im Widerstandsverhalten bei Temperaturunterschieden zwischen der Blende und dem Ventilsitz führen zu einer Abweichung der Kennlinie des Druckregelventils, die sich im sogenannten Restdruckverhalten äußert. Ist der Restdruck zu hoch, kann es zu Funktionsstörungen des vom Druckregelventil angesteuerten Verbrauchers kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil derart weiterzubilden, daß die Temperaturabhängigkeit der Kennlinie des Druckregelventils vermindert ist, wobei es gleichzeitig fertigungstechnisch einfach und mit hoher Genauigkeit reproduzierbar herstellbar sein soll. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß Drosselbohrungen, deren Bohrungsabschnitte unterschiedliche Querschnittsverläufe aufweisen, eine Temperaturkompensation der Kennlinie ermöglichen. Derartige Querschnittsverläufe lassen sich besonders einfach herstellen, wenn das Ventilanschlußelement aus Kunststoff ausgebildet ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind Weiterbildungen des in Anspruch 1 angegebenen Druckregelventils möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil im Längsschnitt und Fig. 2 einen Teil des Druckregelventils nach Fig. 1 in abgewandelter Form im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Fig. 1 dargestellte elektromagnetisch betätigbare Druckregelventil hat ein Magnetteil 10. Der Magnetteil 10 besteht aus einem in etwa hülsenförmigen Magnetgehäuse 11 mit einem U-förmig eingezogenen Boden 12 und einem am anderen Ende angeordneten Bördelrand 13. Im Innenraum 14 des Magnetgehäuses 11 ist eine Magnetspule 15 eingesetzt. Die Magnetspule 15 umschließt einen hülsenförmigen Magnetkern 18. Die beiden Stirnflächen 19, 20 der Magnetspule 15 schließen in etwa mit den jeweiligen Stirnflächen 21, 22 des Magnetkerns 18 ab.

Auf der dem Boden 12 des Magnetgehäuses 11 zugewandten Seite ist in einer Bohrung 23 des Magnetkerns 18 eine Einstellschraube 24 eingesetzt, deren Länge etwa der halben Länge des Magnetkerns 18 entspricht. Auf der dem Boden 12 des Magnetgehäuses 11 abgewandten Seite ist in der Einstellschraube 24 eine Stufenbohrung 26 ausgebildet, in deren Bereich größeren Durchmessers ein Gleitlager 27 zur Führung eines Stößels 28 eingesetzt ist.

Der Stößel 28 ist mit einem Anker 30 durch Einpressen in eine in dem Anker 30 ausgebildete Bohrung 31 fest verbunden. Am Gleitlager 27 und an der Unterseite 32 des Ankers 30 stützt sich mit dem jeweiligen Ende eine vom Stößel 28 geführte Schraubenfeder 33 ab. Der Magnetkern 18 hat auf der dem Anker 30 zugewandten Seite eine mit der Bohrung 23 achsgleiche zylindrische Ausnehmung 34, deren Grund 36 als Anschlag für einen in der Ausnehmung 34 geführten Fortsatz 32 des Ankers 30 dient.

Auf der gegenüberliegenden Seite ist an dem Anker 30 ein stufenförmiger, zylindrischer Absatz 35 ausgebildet. Der Absatz 35 ragt in die Öffnung einer Membranfeder 37, die mit ihrem Außenumfang an einer umlaufenden Schulter 38 im Innenraum 14 des Magnetgehäuses 11 im Bereich des Bördelrands 13 anliegt. Unter Zwischenlage einer Scheibe 39 schließt sich an die Membranfeder 36 ein aus Kunststoff bestehendes Ventilanschlußelement 40 an.

Der Magnetteil 10 und das Ventilanschlußelement 40 sind durch Umbördeln des Bördelrands 13 des Magnetgehäuses 11 gegen einen umlaufenden, eingezogenen Rand 41 des Ventilanschlußelements 40 miteinander dichtend verbunden.

In dem Ventilanschlußelement 40 ist eine durchgehende, gestufte Längsbohrung 42 ausgebildet. Die Längsbohrung 42 hat zwei Abschnitte 44, 45 größeren Bohrungsdurchmessers, und dazwischen angeordnet, einen Abschnitt 46 geringeren Bohrungsdurchmessers. Im Abschnitt 44 ist ein kugelförmiges Ventilelement 48 geführt, das von dem Absatz 35 des Ankers 30 belastet ist. Das Ventilelement 48 wirkt mit einem Ventilsitz 50 zusammen, der am Übergangbereich der beiden Abschnitte 44, 46 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Abschnitt 44 eine durchgehende, die Längsbohrung 42 schneidende Querbohrung 52 ausgebildet, die über eine Rücklaufleitung 53 mit einem drucklosen Behälter 54 verbunden ist.

Der Abschnitt 45 der Längsbohrung 42 ist mit einer Verbraucherleitung 55 mit einem nicht näher dargestellten Verbraucher A verbunden. In etwa in der Mitte des Abschnitts 45 ist im Bereich einer Ringnut 56 quer zum Abschnitt 45 eine in die Längsbohrung 42 mündende Drosselbohrung 57 ausgebildet. Die Drosselbohrung 57 ist mittels einer Druckleitung 58 mit einer Pumpe 60 verbunden. Das Längen/Durchmesserverhältnis der Drosselbohrung 57 beträgt mindestens 2 : 1. Daraus folgt, daß die Drosselbohrung 57 hydraulisch wie eine Drossel für ein Druckmittel wirkt.

Das dargestellte und beschriebene elektromagnetisch betätigbare Druckregelventil regelt auf an und für sich bekannte Art und Weise den Druckmittelstrom zu dem nicht näher dargestellten Verbraucher A in einer Brückenschaltung mit der Drosselbohrung 57. In Betrieb stellt sich am Ventilelement 48 ein Gleichgewicht ein zwischen der Druckkraft aufgrund des am Ventilsitz 50 einwirkenden Druckes des Druckmittels und den entgegengesetzt gerichteten Kräften aufgrund der Wirkung des Elektromagneten und der Schraubenfeder 33. Durch dieses Gleichgewicht wird ein geregeltes Abströmen von Druckmittel über die Druckleitung 58, die Drosselbohrung 57, die Abschnitte 45 und 46, den geöffneten Ventilsitz 50 und die Querbohrung 52 sowie die Rücklaufleitung 53 zum Behälter 54 ermöglicht. Dadurch steht am Verbraucher A stets der gewünschte Druck des Druckmittels an.

Um die Kennlinie des Druckregelventils zu justieren und um Fertigungstoleranzen auszugleichen, ist mit der Einstellschraube 24 die Vorspannung auf die Schraubenfeder 33 veränderbar. Da im Ventilanschlußelement 40 bereits die Drosselbohrung 57 ausgebildet ist, kann nun schon bei der Herstellung des Druckregelventils sowohl die Toleranz des Druckregelventils an sich, als auch die Toleranz der Drosselbohrung 57 derart mittels der Einstellschraube 24 abgeglichen werden, so daß die Kennlinie nicht mehr vom pumpenseitigen Zulaufbereich abhängig ist.

Dadurch, daß das Ventilanschlußelement 40 aus Kunststoff besteht, können beliebige, aus strömungstechnischen Gründen sinnvolle Formen der Drosselbohrung 57 auf einfache Art und Weise realisiert werden. Denkbar sind beispielsweise vier- oder mehreckige Querschnittsflächen der Drosselbohrung 57 oder Bohrungsabschnitte mit unterschiedlichen Querschnittsverläufen.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Drosselbohrung 57a derart verlängert, daß diese aus zwei Abschnitten 57b, 57c besteht, wobei der Abschnitt 57c quer in den Abschnitt 57b mündet, d. h. parallel zur Längsbohrung 42a verläuft. Um dennoch denselben Außendurchmesser des Ventilanschlußelements 40a zu erzielen, ist der zum Abschnitt 57c verlaufende Abschnitt 46a der Längsbohrung 42a entsprechend im Querschnitt angepaßt, d. h. der Abschnitt 46a ist im Bereich der Drosselbohrung 57b durch einen Fortsatz 59 verengt.

Die Verlängerung der Drosselbohrung 57a, d. h. eine Vergrößerung des Längen/Durchmesserverhältnisses und somit eine Vergrößerung des Drosseleffektes ist sinnvoll, um den sogenannten Restdruck abzubauen. Als Restdruck bezeichnet man die Abweichung der Kennlinien des Druckregelventils zwischen warmen und kalten Temperaturen des Druckmittels, d. h. unterschiedlichen Druckmittelviskositäten. Das Restdruckverhalten kann zu einer Funktionsbeeinträchtigung des mit dem Druckregelventil verbundenen Verbrauchers A führen. Ein ausgeprägtes Restdruckverhalten tritt bei hydraulischen Systemen auf, bei denen zwischen Druckregelventil (ohne Drosselbohrung 57) und Pumpe 60 eine Blende zwischengeschaltet ist. Das Restdruckverhalten ist in derartigen hydraulischen Systemen dadurch zu erklären, daß der hydraulische Widerstand einer Blende nahezu druckmitteltemperaturunabhängig ist, wogegen am Ventilsitz ein zusätzlicher laminarer Widerstandsanteil bei tiefen Temperaturen anfällt. Um den Restdruck zu verringern, muß daher ein zusätzlicher laminarer Widerstandsanteil vor dem Ventilsitz geschaffen werden, so daß der am Ventilsitz 50 anstehende Druck verringert wird. Dies ist durch eine entsprechende Ausbildung der Drosselbohrungen 57, 57a z. B. über das Längen/Durchmesserverhältnis oder deren Formgestaltung möglich. Somit sind die Kennlinien des Druckmittelventils nahezu temperaturunabhängig.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur auf ein Kugelsitzventil beschränkt ist. Vielmehr können auch beispielsweise Schieber- oder Kegelsitzventile erfindungsgemäß ausgebildet werden.

Claims (3)

1. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil, mit einem Magnetteil (10), in dem in einem Magnetgehäuse (11) eine Magnetspule (15), ein Anker (30) und ein mit diesem verbundener Stößel (28) angeordnet sind, sowie mit einem mit dem Magnetteil (10) verbundenen Ventilanschlußelement (40), in dessen Wand Kanäle (42, 42a, 52, 57, 57a bis 57c) für ein zu steuerndes Druckmittel und ein Ventilsitz (50) ausgebildet sind, der mit einem von dem Stößel (28) betätigbaren Ventilelement (48) zusammenwirkt, wobei zwischen einer Druckmittelquelle (60) und dem Ventilsitz (50), eine Drosselbohrung (57, 57a bis 57c) in dem Ventilanschlußelement (40) integral ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilanschlußelement (40) aus Kunststoff besteht, und daß die Drosselbohrung (57, 57a bis 57c) Bohrungsabschnitte mit unterschiedlichen Querschnittsverläufen aufweist.

2. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen der Drosselbohrung (57, 57a bis 57c) vieleckig ausgebildet sind.

3. Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (57a) aus mehreren Abschnitten (57b, 57c) mit unterschiedlichen Querschnittsflächen und Längen besteht.