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Die
Erfindung betrifft ein Stromregelventil, insbesondere für eine Lenkhilfepumpe
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
Stromregelventil für
Lenkhilfepumpen für
Kraftfahrzeuge ist aus der
DE
43 25 113 A1 bekannt. Stromregelventile dienen zur Volumenstromregelung
von Lenkhilfepumpen oder hydrostatischen Systemen und zur Kompensation
von Temperatureinflüssen
oder von Einflüssen
physikalischer Stoffeigenschaften von Fluiden in solchen Systemen.
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Dabei
ist in einer Ventilbohrung vorzugsweise in einem Gehäuse einer
Lenkhilfepumpe ein Steuerkolben axialverschieblich gelagert. Das
Stromregelventil ist in der Art einer Druckwaage gebildet, wobei
der Steuerkolben auf einer Seite mit Betriebsdruck der Lenkhilfepumpe
und auf der anderen Seite mit an einen Verbraucher, wie etwa an
ein Lenkgetriebe abgegebenen Druck beaufschlagt ist. In die Ventilbohrung
mündet
ein Kanal mit Fluid, das unter Druck der Lenkhilfepumpe steht, das
durch eine Drosselöffnung
in einer Ventilschraube in der Ventilbohrung zu dem Verbraucher
strömt.
Die Drosselöffnung
wird wegabhängig
von einem diese durchragenden Fortsatz des Steuerkolbens in ihrem
Querschnitt verändert.
Ein Teilstrom des Fluids wird über
eine Abspritzbohrung einer Injektoröffnung in einem Ansaugkanal
der Lenkhilfepumpe eingebracht oder einem Fluidspeicher zugeführt.
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Eine
Anordnung mit einem Stromregelventil, das einen gegen die Kraft
einer Feder in einem axialen Innenraum verschiebbar geführten Ventilkolben
und eine einen von einer hydraulischen Fördereinrichtung bereitgestellten
Förderstrom
zu einem hydraulischen Verbraucher beeinflussende Regeleinrichtung
aufweist, wobei die Ventilanordnung eine erste wegabhängig wirkende
Teilförderstromdrossel
und eine zweite, parallel zu der ersten Teilförderstromdrossel angeordnete
und unabhängig
von dieser verstellbare, staudruckabhängig wirkende Teilförderstromdrossel
aufweist ist aus der
DE
44 26 652 C2 bekannt.
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Bei
den bekannten Stromregelventilen wird der Steuerkolben und dessen
Druckwaagen-Fläche,
die der Drosselöffnung
benachbart liegt, von einem turbulenten, ungerichteten, meist in
unmittelbarer Nähe
der Druckwaagen-Fläche
in die Ventilbohrung eintretenden Fluidstrom beaufschlagt. Dies
führt insbesondere
bei großen
Durchflussraten zu Schwingungen des Steuerkolbens und Pulsation
des Fluidstroms zum Verbraucher.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromregelventil zu schaffen,
durch das ein Fluidstrom annähernd
pulsationsfrei gehalten wird.
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Die
Aufgabe wird mit einem Stromregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Dadurch,
dass die Ventilschraube in der Ventilbohrung einen zu dem Steuerkolben
und dessen Druckwaagen-Fläche
benachbarten axialen Abschnitt aufweist, der einen zu dem Steuerkolben
hin zunehmenden Außendurchmesser,
vorzugsweise kontinuierlich zunehmenden Außendurchmesser aufweist, ist
bewirkt, dass in der Ventilbohrung ein konfusorartig sich verengender
freier Querschnitt in radialer Richtung der Ventilbohrung zwischen
dem Abschnitt der Ventilschraube und der Ventilbohrung gebildet
ist. Es ist dadurch unter Druck in die Ventilbohrung einströmendes Fluid,
das in axialer Richtung von dem axialen Abschnitt mit zunehmendem Außendurchmesser
abgewandt in die Ventilbohrung strömt, gezwungen, die konfusorartig,
als Ringblende sich zu dem Steuerkolben hin verengenden freien Querschnitt
zwischen der Wand der Ventilbohrung und dem axialen Abschnitt zu
durchströmen.
Dadurch wird die Fluidströmung
gerichtet auf den Steuerkolben, insbesondere dessen Druckwaage-Fläche gelenkt.
Der Steuerkolben wird mit einem Fluidstrom beaufschlagt, der in
seiner Geschwindigkeitsverteilung über den gesamten Umfang der
Ventilbohrung etwa gleich und gleichförmig ist. Das unter Druck stehende
Fluid wird dadurch annähernd
pulsationsfrei in die Drosselöffnung
und zu dem Verbraucher geleitet.
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Es
kann zweckmäßig sein,
den axialen Abschnitt der Ventilschraube kegelförmig oder trompetenförmig, mit
progressiv zu dem Steuerkolben hin ansteigendem Konturverlauf auszubilden.
Der axiale Abschnitt der Ventilschraube bildet dabei eine Drossel,
indem dieser eine Drosselöffnung
zu dem Steuerkolben hin aufweist.
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Es
kann zweckmäßig sein,
um eine Beruhigung des in die Ventilbohrung einströmenden Fluids
zu bewirken, den axialen Abschnitt der Ventilschraube über die
gesamte Länge
des Fortsatzes des Steuerkolbens zu erstrecken. Die konfusorartige
Verengung des freien Querschnitts zwischen der Ventilbohrung und
dem mit zunehmendem Außendurchmesser
sich zu dem Steuerkolben hin erstreckenden axialen Abschnitt der
Ventilschraube wird dadurch lang und eine verbesserte Gleichrichtung
und Vergleichmäßigung der
Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids in diesen Abschnitt ist dadurch bewirkt.
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Es
kann auch zweckmäßig sein,
um eine andere Kennliniencharakteristik des Stromregelventils zu
erhalten, den axialen Abschnitt der Ventilschraube über eine
Teillänge
des Fortsatze des Steuerkolbens sich erstrecken zu lassen.
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Um
ein gutes Umströmen
und eine verlustarme Strömungsumlenkung
des Fluids an der Druckwaagen-Fläche
des Steuerkolbens zu der Drosselöffnung
hin zu bewirken, ist es zweckmäßig, den
axialen Abschnitt der Ventilschraube in seinem axialen Bereich vor
dem Steuerkolben zu verjüngen,
zumindest anzufasen. Die durch den axialen Abschnitt und die Ventilbohrung
gebildete Ringblende vor der Steuerkolben-Druckwaagen-Fläche hat
bevorzugt in ihrer Umfangsrichtung eine konstante lichte Weite.
Die lichte Weite beträgt
in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Stromregelventils
etwa 1/8 des Durchmessers der Steuerkolben-Druckwaagen-Fläche.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung gezeigt. In der
Zeichnung zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch eine Lenkhilfepumpe mit Stromregelventil
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2 einen
Querschnitt durch das Stromregelventil in 1 in geöffnetem
Zustand
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In 1 ist
ein Querschnitt durch eine Lenkhilfepumpe 1, die in bekannter
Weise als zweihubige Flügelzellenpumpe
ausgebildet ist, gezeigt.
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Quer
zu deren Wellenachse erstreckt sich über etwa die gesamte Breite
eines Gehäuses 15 der
Lenkhilfepumpe 1 ein Stromregelventil 2. Das Gehäuse 15 ist
zu diesem Zweck mit einer Ventilbohrung 4 versehen, in
der ein Steuerkolben 3 mit einem Fortsatz 5 axialverschieblich
angeordnet ist. Die Ventilbohrung 4 ist auf einer Seite
durch eine Gehäusewand 16 verschlossen
und an ihrem gegenüberliegenden
Ende mit einer Ventilschraube 6 versehen, an die ein Verbraucher,
wie etwa ein Lenkgetriebe anschließbar ist. In die Ventilbohrung 4 mündet in
eine erste Druckkammer 17 zwischen der Ventilschraube 6 und
einer Druckwaagen-Fläche 11 des
Steuerkolbens 3 ein nicht gezeigter Druckkanal, über den
das von der Lenkhilfepumpe 1 erzeugte, unter Druck stehende
Fluid 25 in die Ventilbohrung 4 einströmt.
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Das
Gehäuse 15 weist
einen Drosselkanal 18 auf, der die erste Druckkammer 17 fluidisch
mit der Rückseite 19 des
Steuerkolbens 3 verbindet.
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Der
Steuerkolben 3 wird von einem als Druck-Schraubenfeder 20 ausgebildeten
Federelement 21, welches sich an der Gehäusewand 16 und
an dem Steuerkolben 3 abstützt mit einer Federkraft beaufschlagt, die
bewirkt, dass die Druckwaagen-Fläche 11 des
Steuerkolbens 3 im Ruhezustand des Stromregelventils sich an
die Stirnfläche 22 des
axialen Abschnitts 7 der Ventilschraube 6 anlegt
und eine Drosselöffnung 23 in
der Ventilschraube 6 verschließt. Auch der in einer zweiten
Druckkammer 24 zwischen dem Steuerkolben 3 und der
Gehäusewand 16 anliegende
Druck bewirkt eine zu der Federkraft gleichgerichtete Kraft, die
dem in der ersten Druckkammer 17 herrschenden Druck entgegenwirkt.
Der Steuerkolben 3 bildet somit eine Druckwaage.
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Um
bei entsprechend steigendem Druck in der ersten Druckkammer 17 ein
gleichförmiges Öffnen der Drosselöffnung 23 durch
den Steuerkolben 3 zu bewirken und einen gedämpften Öffnungszustand
der Drosselöffnung 23 ohne
Schwingungen des Steuerkolbens 3 und damit induzierter
Pulsationen des Fluidstroms 25 von der ersten Druckkammer 17 über die
Drosselöffnung 23 zum
Verbraucher zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Ventilschraube 6 mit
einem axialen Abschnitt 7 zu versehen, der mit der Ventilbohrung 4 eine
konfusorartig zu dem Steuerkolben 3 hin sich verengende
Ringblende 12 bildet (vgl. 1 und 2). Zu
diesem Zweck ist der axiale Abschnitt 7 der Ventilschraube 6 mit
einem im wesentlichen kontinuierlich zu dem Steuerkolben 3 hin
zunehmendem Außendurchmesser 8 versehen.
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In
den 1 und 2 ist dieser axiale Abschnitt 7 als
kegelförmiges
Bauteil einstückig
mit der Ventilschraube 6 gebildet. Es kann auch zweckmäßig sein,
den axialen Abschnitt 7 trompetenförmig mit sich progressiv erweiterndem
Außendurchmesser 8 zu
dem Steuerkolben 3 hin auszubilden.
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Der
axiale Abschnitt 7 erstreckt sich in den in 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispielen über eine
Teillänge 10 des
Fortsatzes 5 des Steuerkolbens, kann sich aber auch über die
gesamte Länge 9 des
Fortsatzes 5 oder weiter erstrecken, so dass lange Laufstrecken
des Fluids 25, die gleichrichtend auf die Strömungsgeschwindigkeit
und die Strömungsrichtung
des Fluids 25 wirken, bewirkt sind.
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Der
axiale Abschnitt 7 der Ventilschraube 6 verjüngt sich
zweckmäßig in einem
kurzen Längenbereich zur
Steuerkolben-Druckwaagen-Fläche 11 hin,
an die er im geschlossenen Zustand des Stromregelventils 3, wie 1 zeigt,
unmittelbar angrenzt.
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Dies
konstruktive Maßnahme
bewirkt, wie dies 2 zeigt, ein verlustarmes Umströmen der
Steuerkante und einen gleichmäßigen, wirbelarmen
Eintritt des Fluids 25 in die Drosselöffnung 23.
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Die
lichte Weite 13 der Ringblende 12 ist über ihren
Umfang betrachtet konstant und beträgt in den gezeigten Ausführungsbeispielen
in den 1 und 2 etwa 1/8 des Durchmessers 14 der
Steuerkolben-Druckwaagen-Fläche 11.
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