DE19847021B4

DE19847021B4 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE19847021B4
Application number: DE19847021A
Authority: DE
Inventors: Horst Keuerleber; Werner Brehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: DE19847021A1

Abstract

Druckregelventil mit einem Gehäuse (10), in dem ein mit einer Magnetspule (12) in Wirkverbindung befindlicher Magnetanker (31) angeordnet ist, der mit einem Steuerschieber (16; 16a) gekoppelt ist, der in einem mit dem Gehäuse (10) fest verbundenen Ventilanschlußelement (14; 14a) in einer Längsbohrung (15) gleitend geführt ist, wobei die dem Magnetanker (31) entgegengesetzte freie Stirnseite des Steuerschiebers (16; 16a) mit einem mit Druckmittel beaufschlagten Anschluß (A) verbunden ist und mit einem auf der der freien Stirnseite des Steuerschiebers (16; 16a) zugewandten Seite des Ventilanschlußelements (14; 14a) angeordneten und mit diesem verbundenen Sicherungselement (33), das einen Durchlaß (34) für das Druckmittel aufweist, wobei zwischen dem Sicherungselement (33) und der freien Stirnseite des Steuerschiebers (16; 16a) ein Speicherraum (35; 35a) für das Druckmittel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Deckung mit dem Durchlaß (34) des Sicherungselements (33) ein plattenförmiges Rückschlagelement (36; 36a; 36b; 36c; 36d) angeordnet ist, das in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der DE 34 02 119 C2 bekannt ist. Bei dem bekannten Druckregelventil ist zur Schwingungsreduzierung des Steuerschiebers vorgesehen, den Außenumfang des Magnetankers mit einer Schicht aus elektrisch gut leitendem Werkstoff zu versehen, wodurch eine Wirbelstromdämpfung des Magnetankers und des mit dem Magnetanker verbundenen Steuerschiebers erzielt wird. Ein derartig hergestellter Magnetanker hat einen relativ hohen Fertigungsaufwand zur Folge. Auch sind andere Lösungen zur Reduzierung der Schwingungsneigung von Steuerschiebern bekannt, wie beispielsweise die Befüllung des Ankerraumes mit Druckmittel, das Anbringen von sog. Feinsteuerkerben am Steuerschieber oder im Ventilanschlußelement, oder das Schalten eines Federspeichers in den Verbraucheranschluß. All diesen Lösungen sind jedoch der relativ hohe Aufwand und große Platzbedarf sowie teilweise schlechte Funktionseigenschaften gemeinsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwingungsneigung des Steuerschiebers eines Druckregelventils in zuverlässiger und fertigungstechnisch einfacher Weise zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch ein Druckregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Druckregelventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es bei relativ geringem fertigungstechnischem Aufwand die Schwingungsneigung des Steuerschiebers sicher verhindert, dabei jedoch gleichzeitig gute Funktionseigenschaften aufweist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Druckregelventils ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil,
2 einen Teil eines Ventilanschlußelements des Druckregelventils nach 1 im Längsschnitt,
3 das Ventilanschlußelement nach 2 mit einem modifizierten Rückschlagelement,
4 und 5 Draufsichten von Rückschlagelementen und
6 und 7 Abschnitte von Ventilanschlußelementen mit modifizierten Rückschlagelementen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In einem in der 1 mit 10 bezeichneten Gehäuse eines Druckregelventils ist ein Spulenkörper 11 mit einer Spule 12 samt deren elektrischen Anschlüssen 13 angeordnet. An das Gehäuse 10 ist ein Ventilanschlußelement 14 angebaut, in dem sich eine einen Steuerschieber 16 aufnehmende Längsbohrung 15 befindet. An der Längsbohrung 15 sind zwei Ringnuten 17, 18 ausgebildet, die von Querbohrungen 19, 20 durchdrungen sind. Eine weitere Querbohrung 21 befindet sich zwischen den beiden anderen Querbohrungen 19 und 20. Die Querbohrung 19 ist an eine Druckmittelquelle P angeschlossen und von der Querbohrung 21 führt eine Leitung 22 zum Verbraucher A. von der Leitung 22 zweigt ferner eine Leitung 23 ab, die an die linke Stirnseite des Steuerschiebers 16 führt. Die Querbohrung 20 hat Verbindung zu einem Behälter T.
Koaxial zum Steuerschieber 16 ist im Gehäuse 10 eine Welle 25 angeordnet, die mittels Kugellagern 26 in einer Längsbohrung 27 des Gehäuses 10 gleitend geführt ist. Auf die Welle 25 wirkt eine im rechten Endteil des Gehäuses 10 angeordnete Druckfeder 28 ein, die sich an einer die Längsbohrung 27 verschließende Verschlußschraube 29 anliegt. Am linken Ende der Welle 25 ist ein scheibenförmiger Anker 31 befestigt.
Wird der Spule 12 Strom zugeführt, so wird diese erregt und zieht den Anker 31 an. Der in der Leitung 23 herrschende Druck hält den Steuerschieber 16 stets in Kontakt mit der Welle 25. Wird die Spule 12 abgeschaltet, so schiebt die Druckfeder 28 die Welle 25 nach links, wodurch sie den Steuerschieber 16 wieder in die gewünschte Stellung bringt.
Um die Schwingungsneigung des Steuerschiebers 16 zu reduzieren, ist das Druckregelventil besonders ausgebildet, wozu nun auf die 2 näher eingegangen wird: An der linken, mit der Leitung 23 bzw. mit dem Verbraucher A verbundenen Seite des Ventilanschlußelements 14 ist in dem Ventilanschlußelement 14 eine Sicherungsscheibe 33 befestigt, die ein mittiges Durchgangsloch 34 aufweist. Die Sicherungsscheibe 33 bildet mit der Längsbohrung 15 und der linken Stirnfläche des Steuerschiebers 16 einen mit Druckmittel gefüllten Ausgleichsraum 35 aus, dessen Volumen von der Stellung des Steuerschiebers 16 abhängig ist. An der Sicherungsscheibe 33, die gleichzeitig einen Anschlag für die Bewegung des Steuerschiebers 16 ausbildet, liegt auf der dem Steuerschieber 16 gegenüberliegenden Seite eine als Stanzteil ausgebildete Rückschlagmembranfeder 36 an. Die Sicherungsscheibe 33 und die Rückschlagmembranfeder 36 sind beide innerhalb einer Ausnehmung 37 des Steuerschiebers 16 angeordnet und durch Umbördeln des freien Ventilgehäuserandes 38 gegen die Rückschlagmembranfeder 36 im Ventilanschlußelement 14 gesichert. Die Rückschlagmembranfeder 36 kann mit der Sicherungsscheibe 33 jedoch auch durch einen Bördel- oder Taumelnietvorgang verbunden sein.
Die Rückschlagmembranfeder 36 weist einen ringförmigen Außenbereich 39 und einen mit dem Außenbereich 39 an einer Seite einstückig verbundenen, zungenartigen Mittelbereich 41 auf. Der Mittelbereich 41 deckt im dargestellten flachliegenden Zustand der Rückschlagmembranfeder 36 das Durchgangsloch 34 der Membranfeder 33 vollständig ab. In dem nicht mit dem Außenbereich 39 verbundenen Bereich ist zwischen dem Außenbereich 39 und dem Mittelbereich 41 ein Durchbruch 42 ausgebildet.
Die Rückschlagmembranfeder 36 kann aus unterschiedlichsten Materialien bestehen, zum Beispiel aus Kupfer-Beryllium, Duratherm, Messing, Edelstahl oder Inconel. Vorzugsweise wird jedoch Federstahl verwendet. Weiterhin kann die Rückschlagmembranfeder 36 auch mit Kunststoff oder Gummi beschichtet sein.
Wird der Steuerschieber 16 in Richtung der Sicherungsscheibe 33 bewegt, so hebt aufgrund des ansteigenden Drucks im Ausgleichraum 35 der Mittelbereich 41 der Rückschlagmembranfeder 36 von der Sicherungsscheibe 33 ab, und gibt einen Durchgang für das Druckmittel vom Ausgleichsraum 35 über das Durchgangsloch 34 und den Durchbruch 42 zur Leitung 23 hin frei. Steigt jetzt der Druck im Verbraucheranschluß A und der Leitung 23 an, so wird ab einer bestimmten Druckschwelle der Mittelbereich 41 gegen das Durchgangsloch 34 der Sicherungsscheibe 33 gedrückt und somit aufgrund des geringeren Durchlaßquerschnittes für das Druckmittel die Bewegung des Steuerschiebers 16 gedämpft. Gleichzeitig strömt Druckmittel von der mit der Druckmittelquelle P verbundenen Querbohrung 19 über den Kolbenspalt zwischen dem Kolbenschieber 16 und der Längsbohrung 15 in den Ausgleichsraum 35, wodurch sich im Ausgleichsraum 35 der Druck erhöht. Diese Druckerhöhung bewirkt eine Bewegung des Steuerschiebers 16 in Richtung der Spule 12. Diese Bewegung des Steuerschiebers 16 wird wiederum gedämpft durch die viskose Reibung des Druckmittels beim Überströmen von der Querbohrung 19 in den Ausgleichsraum 35. Daher wird der Steuerschieber 16 langsamer in die Regelstellung laufen und der Mechanismus der Schwingungsentstehung unterdrückt.
Im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Schwingungsdämpfungsmaßnahmen des Steuerschiebers 16 wird das statische Verhalten des Druckregelventils, also dessen P-I-Kennlinie oder die Hysterese nicht negativ beeinflußt. Weiterhin wirkt die Dämpfung nicht nur in eine Richtung, sondern teilweise in beide Richtungen. Auch wird der schnelle Anstieg des geregelten Drucks im Verbraucheranschluß A nicht beeinträchtigt.
In der Regel muß das dynamische Verhalten des Druckregelventils für jede Hydrauliksteuerung speziell angepasst werden. Um dies zu ermöglichen kann die Rückschlagmembranfeder 36 in verschiedenster weise modifiziert werden. Dies kann generell durch eine geeignete Geometrie sowie durch den E-Modul des verwendeten Werkstoffs der Rückschlagmembranfeder 36 erfolgen. Ferner findet eine Beeinflussung durch die Form und Größe des Durchgangslochs 34 in der Sicherungsscheibe 33 statt.
Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mittelbereich 41a der Rückschlagmembranfeder 36a im vom Druckmittel unbelasteten Zustand aus der horizontalen Ebene des Außenbereichs 39a vom Durchgangsloch 34 weggebogen, so daß über das Maß der Aufbiegung die Durchflußmenge des Druckmittels beeinflußbar ist.
In den 4 und 5 sind verschiedene Formen des Durchbruchs 42 aufgezeigt. Während der Durchbruch 42b bei der Rückschlagmembranfeder 36b C-förmig ausgebildet ist, weist der Durchbruch 42c bei der Rückschlagmembranfeder 36c eine U-förmige Gestalt auf. Obwohl nicht näher dargestellt kann selbstverständlich auch die Breite des Durchbruchs 42, 42b, 42c dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein.
In der Rückschlagmembranfeder 36b der 4 ist ferner mittig eine Blendenbohrung 43 integriert, die in Deckung mit dem Durchgangsloch 34 angeordnet sein soll. Gegenüber Blendenbohrungen bei konventionellen, im Verbraucheranschluß A geschalteten Blenden kann diese im Durchmesser sehr klein gewählt werden, zum Beispiel 0,3mm. Im Gegensatz dazu sollen Blendenbohrungen in üblichen Blenden beim Einsatz in Automatikgetrieben etwa einen Durchmesser von 0,8mm aufweisen, um die Gefahr des Zusetzens durch Fremdpartikel zu vermeiden. Dieses Zusetzen führt bei konventionellen Blenden dazu, daß der Regeldruck im Verbraucheranschluß A immer bei Null bleibt, was zu einer Zerstörung der Kupplungen im Automatikgetriebe führt.
Im Gegensatz dazu wird die Rückschlagmembranfeder 36b stets bewegt und in beiden Richtungen durchströmt, wodurch die Blendenbohrung 43 freigespült wird. Doch selbst wenn sich die Blendenbohrung 43 zusetzen würde kann das Druckregelventil aufgrund der Beweglichkeit der Rückschlagmembranfeder 36b und damit der Durchflußmöglichkeit für das Druckmittel weiterarbeiten. In diesem Fall kommt es nur zu einer geringen Verschlechterung der Schaltqualität, da nunmehr Druckspitzen auftreten können.
Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Erfindung ist in der 6 dargestellt. Dabei sind mehrere, im speziellen Fall zwei Rückschlagmembranfedern 36d übereinander in Kontakt miteinander angeordnet. Anstelle eine einzige Rückschlagmembranfeder mit einer entsprechenden Dicke zu verwenden wird dadurch bei einer Bewegung der beiden Rückschlagmembranfedern 36d zwischen diesen eine Reibung erzeugt, bei der Energie vernichtet wird, die dem strömenden Druckmittel entzogen wird. Dadurch lassen sich die Dämpfungseigenschaften des Druckregelventils zusätzlich verbessern.
Zuletzt ist in der 7 eine Abwandlung dargestellt, bei der die Sicherungsscheibe 33 und die Rückschlagmembranfeder 36 in bezug auf ihre Anordnung im Ventilanschlußelement 14a vertauscht angeordnet sind. Um die Bewegung der Rückschlagmembranfeder 36 im Ventilanschlußelement 14a in Richtung des Steuerschiebers 16a zu ermöglichen ist dazu in der Wandung des Ventilanschlußelements 14a eine Vertiefung 44 ausgebildet. Weiterhin kann der Steuerschieber 16a eine innere Rückführung 45 in Form entsprechender Bohrungen aufweisen, die den Ausgleichsraum 35a mit der mit dem Verbraucheranschluß A verbundenen Querbohrung 21 verbindet.

Claims

Druckregelventil mit einem Gehäuse (10), in dem ein mit einer Magnetspule (12) in Wirkverbindung befindlicher Magnetanker (31) angeordnet ist, der mit einem Steuerschieber (16; 16a) gekoppelt ist, der in einem mit dem Gehäuse (10) fest verbundenen Ventilanschlußelement (14; 14a) in einer Längsbohrung (15) gleitend geführt ist, wobei die dem Magnetanker (31) entgegengesetzte freie Stirnseite des Steuerschiebers (16; 16a) mit einem mit Druckmittel beaufschlagten Anschluß (A) verbunden ist und mit einem auf der der freien Stirnseite des Steuerschiebers (16; 16a) zugewandten Seite des Ventilanschlußelements (14; 14a) angeordneten und mit diesem verbundenen Sicherungselement (33), das einen Durchlaß (34) für das Druckmittel aufweist, wobei zwischen dem Sicherungselement (33) und der freien Stirnseite des Steuerschiebers (16; 16a) ein Speicherraum (35; 35a) für das Druckmittel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Deckung mit dem Durchlaß (34) des Sicherungselements (33) ein plattenförmiges Rückschlagelement (36; 36a; 36b; 36c; 36d) angeordnet ist, das in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen dem Anschluß (A) und dem Speicherraum (35; 35a) zusammen mit dem Durchlaß (34) im Sicherungselement (33) einen Durchgang für das Druckmittel zwischen dem Speicherraum (35; 35a) und dem Anschluß (A) ausbildet oder den Durchlaß (34) im Sicherungselement (33) verschließt.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagelement (36; 36a; 36b; 36c; 36d) einen ringförmigen, mit einer umlaufenden Wandung (38) des Ventilanschlußelements (14; 14a) verbundenen und in Kontakt mit dem Sicherunselement (33) angeordneten Randbereich (39) aufweist, an dem an einer Seite ein lappenförmiger, beweglicher zentraler Bereich (41; 41a) angelenkt ist, der in Deckung mit dem Durchlaß (34) des Sicherungselements (33) angeordnet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Randbereich (39; 39a) und dem zentralen Bereich (41; 41a) eine Aussparung (42; 42b; 42c) ausgebildet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Bereich (41a) im vom Druckmittel unbelasteten Zustand aus der Ebene des Randbereiches (39a) gebogen ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rückschlagelement (36b) eine Blendenbohrung (43) ausgebildet ist, die in Deckung mit dem Durchlaß (34) des Sicherungselements (33) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagelement (36; 36a; 36b; 36c; 36d) auf der dem Steuerschieber (16) gegenüberliegenden Seite des Sicherungselementes (33) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagelement (36) zwischen dem Steuerschieber (16a) und dem Sicherungselement (33) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerschieber (16a) ein Durchgang (45) für das Druckmittel ausgebildet ist, der den Speicherraum (35; 35a) mit einer Querbohrung (21) im Ventilanschlußelement (14a) verbindet, die mit dem Anschluß (A) in Wirkverbindung steht.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Deckung mit dem Rückschlagelement (36; 36a; 36b; 36c; 36d) wenigstens ein zusätzliches Rückschlagelement (36; 36a; 36b; 36c; 36d) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Rückschlagelemente (36; 36a; 36b; 36c; 36d) innerhalb einer Ausnehmung (37) des Ventilanschlußelementes (14; 14a) angeordnet sind.