WO2005093302A1 - Druckbegrenzungsventil - Google Patents

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WO2005093302A1
WO2005093302A1 PCT/EP2005/003125 EP2005003125W WO2005093302A1 WO 2005093302 A1 WO2005093302 A1 WO 2005093302A1 EP 2005003125 W EP2005003125 W EP 2005003125W WO 2005093302 A1 WO2005093302 A1 WO 2005093302A1
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pressure
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Inventor
Friedrich Schuler
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Trw Automotive Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded

Definitions

  • the invention relates to a pressure relief valve with a housing in which a valve seat is formed, a valve body which is movable in the housing between a position in contact with the valve seat, which corresponds to a closed state of the pressure relief valve, and a position which is lifted off the valve seat and which corresponds to the open state of the pressure relief valve.
  • Pressure relief valves are used in many applications. One of these applications is use in a power steering system in which the pressure relief valve limits the maximum pressure of a hydraulic fluid provided by a servo pump.
  • the object of the invention is to provide a pressure relief valve which reduces the energy requirement of the servo pump when the pressure of the hydraulic fluid provided is limited, that is to say when the pressure relief valve is in its open state.
  • the object of the invention is further to reduce the load on the components of the power steering which are exposed to the hydraulic pressure.
  • the pressure required to hold the valve body in the position lifted from the valve seat is lower than the pressure required to lift the valve body from the valve seat.
  • the invention is based on the basic idea of dividing the opening process of the pressure relief valve into two phases. In a first phase of opening, in which the valve body is being lifted off the valve seat, the opening pressure is determined by the cross section of the valve seat and the force with which the valve body is pressed against the valve seat. The pressure at which the valve body is lifted off the valve seat can thus be determined very precisely. This first phase is followed by a second phase in which the valve body is lifted further from the valve seat, whereby at the same time, a larger cross section of the valve body is acted upon by the pressure present at the valve seat.
  • FIG. 1 shows a cross section through an inventive pressure relief valve in the closed state
  • FIG. 2 shows a cross section through the pressure relief valve according to the invention in the open state.
  • a pressure relief valve 10 is shown, which can be used in particular for pressure limitation in the hydraulic system of a vehicle power steering.
  • the pressure relief valve 10 has a housing 12 which has a pressure connection 14 and a return connection 16.
  • the housing 12 has on the side of the pressure connection 14 an annular valve seat 18 which is formed by a peripheral edge at the transition from the pressure connection 14 to a guide section 20, the diameter of which is larger than the diameter of the pressure connection 14 on the side facing away from the valve seat 18, the actual inner surface 22 of the Housing 12 on. Since the diameter of the inner surface 22 of the housing is than the diameter of the guide section 20, an edge is formed at the transition which forms an annular throttle edge 24.
  • valve body 26 In the interior of the housing 12 there is a valve body 26, a frustum-shaped end face 28, followed by a cylindrical surface 30 and then a centering shoulder 32
  • T ⁇ iirrVimpQQpr Hpinpr is as Af * r T_ ⁇ rrhmp ⁇ ⁇ pr HP ⁇ ⁇ iiRpnflärVip ⁇
  • Throttle point which is comparable to a second valve seat due to its very narrow cross-section.
  • the result of this is that the entire cross-sectional area Q2 (see FIG. 2) of the valve body 26 is acted upon by the pressure of the hydraulic fluid at the pressure connection 14.
  • the force exerted on the valve body 26 increases and it is lifted further from the valve seat 18 until it reaches the position shown in FIG. 2, which corresponds to the open position of the pressure relief valve.
  • the hydraulic fluid can escape through the pressure relief valve through the gap between the throttle edge 24 and the valve body 26. A pressure is maintained that is lower than the response pressure of the pressure relief valve 10.
  • valve body As a cone or ball.
  • a graduated cylinder is also possible.

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Abstract

Ein Druckbegrenzungsventil (10) hat ein Gehäuse (12), in welchem ein Ventilsitz (18) ausgebildet ist, einem Ventilkörper (26), der im Gehäuse bewegbar ist zwi­schen einer am Ventilsitz (18) anliegenden Stellung, die einem geschlossenen Zustand des Druckbegrenzungsventils (10) entspricht, und einer vom Ventilsitz (18) abgehobenen Stellung, die einem geöffneten Zustand des Druckbegrenzungs­ventils (10) entspricht. Der Druck, der zum Halten des Ventilkörpers (26) in der vom Ventilsitz (18) abgehobenen Stellung notwendig ist, ist kleiner als der Druck, der zum Abheben des Ventilkörpers (26) vom Ventilsitz (18) notwendig ist.

Description

Druckbegrenzungsventil
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil mit einem Gehäuse, in welchem ein Ventilsitz ausgebildet ist, einem Ventilkörper, der im Gehäuse be- wegbar ist zwischen einer am Ventilsitz anliegenden Stellung, die einem geschlossenen Zustand des Druckbegrenzungsventils entspricht, und einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung, die einem geöffneten Zustand des Druckbegrenzungsventils entspricht.
Druckbegrenzungsventile werden bei vielen Anwendungen eingesetzt. Eine dieser Anwendungen ist die Verwendung in einem Servolenksystem, bei dem das Druckbegrenzungsventil den Maximaldruck eines Hydraulikfluids begrenzt, welches von einer Servopumpe bereitgestellt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Druckbegrenzungsventil zu schaffen, welches den Energiebedarf der Servopumpe verringert, wenn der Druck des bereitgestellten Hydraulikfluids begrenzt wird, also wenn sich das Druckbegrenzungsventil in seinem geöffneten Zustand befindet. Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, die Belastung der Komponenten der Servolenkung zu verringern, die dem Hydraulikdruck ausgesetzt sind.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Druck, der zum Halten des Ventilköφers in der vom Ventilsitz abgehobenen Stellung notwendig ist, kleiner ist als der Druck, der zum Abheben des Ventilkörpers vom Ventilsitz notwendig ist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Öffnungsvorgang des Druckbegrenzungsventils in zwei Phasen zu unterteilen. In einer ersten Phase des Öffnens, in der der Ventilkörper gerade vom Ventilsitz abgehoben wird, wird der Offiiungsdruck vom Querschnitt des Ventilsitzes sowie der Kraft bestimmt, mit welcher der Ventilköφer gegen den Ventilsitz gedrückt wird. Somit läßt sich der Druck, bei dem der Ventilköφer vom Ventilsitz abgehoben wird, sehr präzise bestimmen. An diese erste Phase schließt sich eine zweite Phase an, in welcher der Ventilköφer weiter vom Ventilsitz abgehoben wird, wodurch gleichzeitig ein größerer Querschnitt des Ventilköφers mit dem am Ventilsitz anstehenden Druck beaufschlagt wird. Dies führt zum einen dazu, daß der Ventilköφer sehr schnell vollständig vom Ventilsitz abgehoben wird. Zum anderen fuhrt dies dazu, daß nun ein geringerer Druck erforderlich ist, um den Ventilkör- per im geöffneten Zustand zu halten. Anders ausgedrückt sinkt, wenn das Druckbegrenzungsventil durch einen Überdruck im Hydrauliksystem angesprochen hat, der Druck im Hydrauliksystem auf einen Wert ab, der niedriger ist als der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils. Auf diese Weise verringert sich der Energiebedarf der Servopumpe, da diese nun gegen einen geringeren Widerstand fordern muß. Außerdem verringert sich die Belastung der verschiedenen Hydraulikkomponenten im abgeregelten Betrieb, da die Komponenten einem geringeren Druck als dem Ansprechdruck ausgesetzt sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen de Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
- Figur 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckbegrenzungsventil im geschlossenen Zustand; und
- Figur 2 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Druckbegrenzungs- ventil im geöffneten Zustand.
In Figur 1 ist ein Druckbegrenzungsventil 10 gezeigt, das insbesondere zur Druckbegrenzung im Hydrauliksystem einer Fahrzeug-Servolenkung verwendet werden kann. Das Druckbegrenzungsventil 10 weist ein Gehäuse 12 auf, welches einen Druckanschluß 14 und einen Rücklaufanschluß 16 aufweist. Das Gehäuse 12 weist auf der Seite des Druckanschlusses 14 einen ringförmigen Ventilsitz 18 auf, der gebildet ist durch eine umlaufende Kante am Übergang vom Druckanschluß 14 zu einem Führungsabschnitt 20, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Druckanschlusses 14. An den Führungsabschnitt 20 schließt sich an der vom Ventilsitz 18 abgewandten Seite die eigentliche Innenfläche 22 des Gehäuses 12 an. Da der Durchmesser der Innenfläche 22 des Gehä ist als der Durchmesser des Führungsabschnittes 20, ist am Überga fende Kante gebildet, die eine ringförmige Drosselkante 24 bildet.
Im Inneren des Gehäuses 12 ist ein Ventilköφer 26 angeordn« gelstumpfförmige Stirnfläche 28, daran anschließend eine zylinc fläche 30 und daran anschließend einen Zentrieransatz 32 au
TΥiirrVimpQQpr Hpinpr ist als Af*r T_ιιrrhmp<ι<ιpr HPΓ ΛiiRpnflärVip ^
Drosselstelle, die aufgrund ihres sehr engen Querschnittes vergleichbar ist mit einem zweiten Ventilsitz. Dies führt dazu, daß die gesamte Querschnittsfläche Q2 (siehe Figur 2) des Ventilköφers 26 mit dem Druck des Hydraulikfluids am Druckanschluß 14 beaufschlagt wird. Dadurch steigt die auf den Ventilköφer 26 ausgeübte Kraft, und er wird weiter vom Ventilsitz 18 abgehoben, bis er die in Figur 2 gezeigte Stellung erreicht, die der geöffneten Stellung des Druckbegrenzungsventils entspricht. Das Hydraulikfluid kann durch das Druckbegrenzungsventil durch den Spalt zwischen der Drosselkante 24 und dem Ventilköφer 26 entweichen. Dabei wird ein Druck aufrechterhalten, der geringer ist als der An- sprechdruck des Druckbegrenzungsventils 10.
Abweichend von der dargestellten Ausfuhrungsform ist es auch möglich, den Ventilköφer als Kegel oder Kugel auszuführen. Auch ein abgestufter Zylinder ist möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Druckbegrenzungsventil (10) mit einem Gehäuse (12), in welchem ein Ventilsitz (18) ausgebildet ist, einem Ventilköφer (26), der im Gehäuse bewegbar ist zwischen einer am Ventilsitz (18) anliegenden Stellung, die einem geschlos- senen Zustand des Druckbegrenzungsventils (10) entspricht, und einer vom Ventilsitz (18) abgehobenen Stellung, die einem geöffneten Zustand des Druckbegrenzungsventils (10) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, der zum Halten des Ventilköφers (26) in der vom Ventilsitz (18) abgehobenen Stellung notwendig ist, kleiner ist als der Druck, der zum Abheben des Ventilköφers (26) vom Ventilsitz (18) notwendig ist.
2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (Ql), der mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Ventilköφer (26) am Ventilsitz (18) anliegt, kleiner ist als der Querschnitt (Q2), der mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Ventilköφer (26) sich in seiner vom Ventilsitz (18) abgehobenen Stellung befindet.
3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz (18) eine Drosselstelle (20, 30) vorgesehen ist.
4. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle einen größeren Durchmesser hat als der Ventilsitz.
5. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilköφer (26) einen in Strömungsrichtung zunehmenden Querschnitt hat.
6. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß der Ventilköφer (26) eine kegelige Stirnfläche (28) aufweist.
7. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilköφer (26) eine zylindrische Außenfläche (30) aufweist.
8. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilköφer (26) eine Kugel ist.
9. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (34) vorgesehen ist, die den Ventilköφer (26) gegen den Ventilsitz (18) beaufschlagt.
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