DE2735184A1 - Druckregelventil - Google Patents

Description

DB. ERICH NEUGEBAUER

PATENTANWALT

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8 MÜNCHEN TKLRFON (O811) ZZ433T r. SS(SSl TELEGRAMMADRESSE: BAVARIAPATEKT MtKCHEN TELEX 5-C4477

4. August 1977 U-3633

Patentanmeldung

MASSEY-FERGUSON SERVICES N.V. Curacao, Niederländische Antillen

Druckregelventil

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DB. ERICH NEUGEIiAUKK

PATENTANWALT 8 Mt)NCUEK 2β - POSTFACH 31 ZVElBBOCKENeTRABBE 10

(HEBEK DBM DECTCCBXN PATENTAMT)

β MÜNCHEN TELKFON (0811) 2Ζ4337 π. Ζ9Ζ5β1 TELKnRAMMADRESSK: HAVARIArATEKT MÜNCHEN TELEX 5-24477

4. August 1977 1A-3833

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit verbesserten Dämpfungseinrichtungen zur Gewährleistung eines besseren BetriebsVerhaltens.

Druckregelventile werden in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Zunahme eines hydraulischen Drucks betätigt, um den Druck in einer zugehörigen Anlage zu regeln und ihn auf einem Sollwert zu halten. Bei einem solchen Druckregelventil ist gewöhnlich ein Regelelement oder Kolbenschieber vorhanden, der durch einen hydraulischen Betätigungsdruck verstellt wird, um einen Fluidstrom zu regeln und ihn einem Niederdruckauslaß zuzuführen. Gewöhnlich ist eine Vorspannfederanordnung vorhanden, die auf den Kolbenschieber entgegen der durch den Druck aufgebrachten Kraft wirkt, so daß die jeweilige Stellung des Kolbenschiebers durch das Gleichgewicht zwischen der durch den hydraulischen Druck aufgebrachten Kraft und der in der entgegengesetzten Richtung wirkenden Kraft der Vorspannfederanordnung bestimmt wird. Fehlerhafte Bewegungen des Kolbenschiebers, d.h. Bewegungen, die im Hinblick auf den hydraulischen Druck, welcher auf den Kolbenschieber wirkt, zu langsam oder zu schnell sind, können zu unerwünschten

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Schwingungen, Geräuschen, Klappern, einem zu hohen Fluiddurchsatz und zu anderen Betriebsstörungen fuhren.

Bekanntlich ist es daher erwünscht, die Bewegungen des Kolbenschiebers zu dämpfen, und bei vielen bekannten Druckregelventilen sind gewöhnlich Dämpfungseinrichtungen vorhanden, bei denen jeweils eine feste Drosselöffnung verwendet wird. Venn eine solche feste Drosselöffnung so ausgebildet ist,daß sie mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit arbeitet, kann der Kolbenschieber über die gewünschte Arbeitsstellung hinausschießen. Dies führt zu einem instabilen Arbeiten des Kolbenschiebers. Ist dagegen die Drosselöffnung so ausgebildet, daß zu große Bewegungen des Kolbenschiebers verhindert werden, besteht die Gefahr, daß der Kolbenschieber nicht mit ausreichender Empfindlichkeit auf Druckänderungen anspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelventil zu schaffen, das nicht nur mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit arbeitet, sondern sich auch durch eine hohe Stabilität auszeichnet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung eines Druckregelventils gelöst, zu dem ein Ventilgehäuse gehört, in dem ein Kolbenschieber durch einen hydraulischen Druck bewegt werden kann, der auf ein Ende des Kolbenschiebers wirkt und dem die Kraft einer Vorspannfeder entgegenwirkt, welche mit dem anderen Ende des Kolbenschiebers zusammenarbeitet. Das Ventilgehäuse ist im Ölsumpf eines Fahrzeugs angeordnet und mit Niederdruckauslässen versehen. Das entgegengesetzte

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Ende des Kolbenschiebers trägt einen ringförmigen Abschnitt, der sich längs einer Kammer bewegt, in der sich ein unter dem Atmosphärendruck stehendes Fluid befindet; der ringförmige Abschnitt bewegt sich über eine Drosselöffnung hinweg, wenn der Kolbenschieber seine konstruktiv vorgesehene Stellung erreicht, um die Drosselöffnung teilweise zu verschließen, so daß erheblich stärkere Dämpfungskräfte auf den Kolbenschieber wirken, wenn der ringförmige Abschnitt bzw. das ringförmige Bauteil die Drosselöffnung teilweise verschließt. Außerdem arbeitet die Umfangsfläche des ringförmigen Bauteils mit der Wand der Kammer zusammen, um eine ringförmige Drossel zu bilden, durch die eine verringerte Dämpfungswirkung hervorgerufen wird, wenn der Kolbenschieber aus seiner konstruktiv vorgesehenen Betriebsstellung heraus bewegt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt eines erfindungsgemäßen Druckregelventils, in dem der Kolbenschieber seine normale Schließstellung einnimmt; und

Fig. 2 und 3 jeweils einen einem Teil von Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt, in dem der Kolbenschieber teilweise bzw. vollständig in seine Öffnungsstellung gebracht worden ist.

In Fig. 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßes Ventil 10 dargestellt, das geeignet ist, den in einer hydraulischen Anlage herrschenden Druck auf einen vorbestimmten Wert einzuregeln, und das bei einem Fahrzeug in einem Gehäuse 11 angeordnet ist.

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Zu dem Ventil gehören ein Gehäuseteil 12 und ein Regelelement bzw. ein Kolbenschieber 13, der hin- und herbewegbar in einer ersten Bohrung 15 gelagert ist, die den Einlaßkanal des Ventils 10 bildet. Das Gehäuseteil 12 ist auf entgegengesetzten Seiten in seiner Wand mit Öffnungen 16 versehen, die Niederdruckauslässe bilden. Der Kolbenschieber 13 weist einen Endabschnitt 14 von kleinerem Durchmesser auf, der sich mit einem Spielraum in einer erweiterten Bohrung 17 bewegt, die eine Dämpfungskammer bildet. Das dem Endabschnitt 14 benachbarte Ende des Kolbenschiebers weist eine Verdickung in Form eines Ringes 19 auf, der durch einen Haltering 21 oder dergl. in Anlage an einer Schulter 18 des Kolbenschiebers gehalten wird, um axiale Bewegungen des Ringes gegenüber dem Kolbenschieber zu verhindern. Die genannte Verdickung könnte jedoch auch mit dem Kolbenschieber zusammenhängend ausgebildet sein. Zu dem Gehäuseteil 12 gehört ein Stopfen 22, der in das äußere Ende der Dämpfungskammer 17 eingeschraubt ist; ferner ist eine Vorspanneinrichtung in Form einer als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 23 vorhanden, die sich einerseits an dem Stopfen 22 und andererseits an dem Kolbenschieber 13 abstützt, um den Kolbenschieber in seine normale Schließstellung nach Fig. 1 vorzuspannen. Das dem Kolbenschieber zugewandte Ende 24 der Feder 23 wird gemäß Fig. 1 durch den Endabschnitt 14 des Kolbenschiebers geführt und stützt sich an der benachbarten Stirnfläche 20 des Ringes 19 ab. Die Kraft der Feder 23 kann mit Hilfe einer oder mehrerer Abstimmscheiben 29 eingestellt werden, die von einer Aussparung des Stopfens 22 aufgenommen werden, so daß sich die erforderliche auf den Kolben-

schieber 13 aufzubringende Betätigungskraft einstellen läßt.

Befindet sich der Kolbenschieber 13 in seiner Schließstellung nach Fig. 1, werden die Öffnungen 16 durch das vordere Ende des Kolbenschiebers geschlossen gehalten. Die erweiterte Dämpfungskammer 17 am anderen Ende des Gehäuseteils 12 ist normalerweise mit dem hydraulischen Fluid gefüllt und steht über eine Drosselbohrung 27 in Verbindung mit einem nicht dargestellten äußeren Behälter, der dem Druck der Atmosphäre ausgesetzt ist. Wenn auf die Stirnfläche 30 des Kolbenschiebers 13 ein erhöhter Fluiddruck wirkt, der dem konstruktiv vorgesehenen Betätigungsdruck des Ventils entspricht, überwindet die auf die Stirnfläche 30 wirkende Kraft die Vorspannkraft der Feder 23, so daß der Kolbenschieber die in Fig. 2 gezeigte Stellung einnimmt, die einem Gleichgewichtszustand bzw. dem konstruktiv vorgesehenen Druck entspricht. Bei dieser Stellung hat das vordere Ende des Kolbenschiebers 13 die Auslaßöffnungen 16 in einem solchen Ausmaß freigegeben, daß ein Abgabe- oder Dosierquerschnxtt vorhanden ist, durch den der Kolbenschieber in der Stellung nach Fig. 2 gehalten wird. Bei dieser Stellung verdeckt der Ring 19 gemäß Fig. 2 die Drosselbohrung 27 teilweise, so daß der Ausfluß aus der Dämpfungskammer 17 weiter gedrosselt und ein erhöhter Widerstand bzw. eine größere Dämpfungskraft aufgebracht wird. Gemäß Fig. 2 arbeitet die Umfangsflache des Ringes 19 mit der Innenwand der Dämpfungskammer 17 in unmittelbarer Nähe der Drosselbohrung 27 zusammen, um eine erste Dämpfungseinrichtung zu bilden, die nur dann zur Wirkung kommt, wenn der Kolben-

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schieber 13 seine konstruktiv vorgesehene Betriebsstellung erreicht, wobei die erste Dämpfungseinrichtung eine starke Dämpfung der Bewegung des Kolbenschiebers bewirkt.

Bewegt sich der Kolbenschieber 13 aus der Stellung nach Fig. in die Stellung nach Fig. 3, wird eine zusätzliche Dämpfung bewirkt. Bei einer Bewegung aus der Stellung nach Fig. 2 in die Stellung nach Fig. 3 wird das Fluid, das sich in der Dämpfungskammer 17 auf der rechten Seite des Ringes 19 befindet, zur linken Seite des Ringes verdrängt, wobei es durch eine ringförmige Drosselöffnung strömt, die durch die Umfangsfläche des Ringes und die damit zusammenarbeitende Innenwand der Dämpfungskammer gebildet wird. Diese ringförmige Drosselöffnung kommt als zweite Dämpfungseinrichtung zur Wirkung, um eine mäßige Dämpfung der Bewegung des Kolbenschiebers herbeizuführen, wenn sich dieser aus der konstruktiv vorgesehenen Betriebsstellung heraus bewegt.

Die zweite Dämpfungseinrichtung kann ferner die Bewegung des Kolbenschiebers 13 dämpfen, wenn dieser sich in Richtung auf die konstruktiv vorgesehene Betriebsstellung nach Fig. 2 bewegt.

Bewegt sich der Kolbenschieber aus der Stellung nach Fig. 1 in die Stellung nach Fig. 2, wird das Fluid aus der Dämpfungskammer 17 über die Drosselbohrung 27 verdrängt, die man als dritte Dämpfungseinrichtung betrachten kann. Wenn sich der Ring 19 von der Drosselbohrung 27 entfernt, strömt das Fluid durch die ringförmige Drosselöffnung, die durch die Umfangsfläche des Ringes und die Wand der Dämpfungskammer 17 gebildet

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wird, um den Raum zwischen dem Ring 19 und der Drosselbohrung zu füllen. Wird der Kolbenschieber relativ langsam bewegt, wird das Fluid über die ringförmige Drosselöffnung bzw. die zweite Dämpfungseinrichtung verdrängt, wodurch die Bewegung des Kolbenschiebers wirksam gedämpft wird. Bewegt sich der Kolbenschieber dagegen sehr schnell, ist es möglich, daß in dem Hohlraum zwischen dem Ring und der ersten Bohrung ein Unterdruck auftritt. Unter diesen Umständen kommt die Drosselbohrung 27 als Dämpfungseinrichtung zur Wirkung.

Jede Abweichung von dem in Fig. 2 dargestellten Gleichgewichtszustand führt dazu, daß sich der Kolbenschieber 13 entweder in Richtung auf seine normale Schließstellung nach Fig. 1 oder in Richtung auf seine vollständig geöffnete Stellung nach Fig. 3 bewegt. Bei jeder solchen Bewegung muß ein Teil des Fluides aus einem Ende der Dämpfungskammer 17 über den Ringspalt zwischen dem Ring 19 und der Wand der Dämpfungskammer verdrängt werden, um eine mäßige Dämpfung der Bewegung des Kolbenschiebers 13 zu bewirken. Die hierdurch hervorgerufene Dämpfungswirkung ist im wesentlichen konstant, d.h. sie richtet sich nur nach der Geschwindigkeit des Kolbenschiebers. Wenn sich der Ring 19 jedoch der Stellung nach Fig. 2 nähert, kann die Dämpfungswirkung geringer sein, als wenn sich der Ring aus der Stellung nach Fig. 2 heraus bewegt, insbesondere bei einer hohen Geschwindigkeit des Kolbenschiebers. Wenn der Ring 19 die radiale Drosselbohrung 27 teilweise verschließt, wird der Ausfluß aus der Dämpfungskammer 17 weiter verringert, so daß ein zusätzlicher Widerstand

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bzw. eine größere Dämpfungskraft erzeugt wird. Die axiale Lage der radialen Drosselbohrung 27 ist so gewählt, daß der Ring 19 in Fluchtung mit ihr kommt, wenn der Kolbenschieber 13 seine konstruktiv vorgesehene Betriebsstellung einnimmt. Bs hat sich gezeigt, daß eine maximale ,Dämpfung erreicht.jHrd, wenn der Ring 19 der Drosselbohrung 27 gemäß Fig. 2 gegenübersteht, was bedeutet, daß sich die Annäherung an diese Stellung des Kolbenschiebers aus jeder anderen Stellung schnell, d.h. mit einer geringeren Dämpfung vollzieht.

Wegen der vorstehend beschriebenen Verwendung mehrerer Dämpfungseinrichtungen bewegt sich der Kolbenschieber 13 mit hoher Ansprechempfindlichkeit, bis er seine konstruktiv vorgesehene Betriebsstellung nach Fig. 2 erreicht, wobei die Bewegung des Kolbenschiebers bei dieser Stellung stark gedämpft wird, bei welcher die Auslaßöffnungen 16 so weit freigegeben sind, daß das Ventil den zu regelnden Druck auf dem Sollwert hält. Natürlich läßt sich die Erfindung auf ähnliche Weise auch bei anderen auf Druckänderungen ansprechenden, unter Federspannung stehenden Ventilen anwenden.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

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L e e r s e i t e

Claims (5)

PATENTANSPRUCH E

1. Druckregelventil mit einem Ventilgehäuseteil, das einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, sowie mit einem Regelorgan, das in dem Ventilgehäuseteil entgegen der Kraft einer Vorspanneinrichtung aus einer normalen Schließstellung unter Durchlaufen einer konstruktiv vorgesehenen nominellen Betriebsstellung in eine vollständig geöffnete Stellung bewegbar ist, wobei der Einlaß in Verbindung mit dem Auslaß gebracht wird, sobald das Regelorgan seine konstruktiv vorgessehene nominelle Betriebsstellung erreicht, gekennzeichnet durch eine erste Dämpfungseinrichtung (19, 27), die geeignet ist, die Bewegung des Regelorgans (13) stark zu dämpfen, und die nur dann zur Wirkung kommt, wenn das Regelorgan die konstruktiv vorgesehene nominelle Betriebsstellung erreicht, sowie durch eine zweite Dämpfungseinrichtung (19, 17), die geeignet ist, die Bewegung des Regelorgans mäßig zu dämpfen, wenn sich das Regelorgan in der einen oder anderen Richtung aus der konstruktiv vorgesehenen nominellen Betriebsstellung heraus bewegt.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuseteil (12) mit einer mit einem hydraulischen Fluid gefüllten Kammer (17) versehen ist, daß

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ORIGINAL INSPECTED

als Regelorgan ein Kolbenschieber (13) vorhanden ist, der gegenüber der Kanuner vorgeschoben wird, wenn er sich aus seiner normalen Schließstellung entfernt, und daß das Ventilgehäuseteil an einem Ende einen Kanal (27) aufweist, der in Verbindung mit der Kammer steht, wobei es der Kanal dem hydraulischen Fluid ermöglicht, in die Kammer einzutreten bzw. aus ihr zu entweichen.

3. Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber 13 eine Verdickung (19) aufweist, und daß die erste Dämpfungseinrichtung durch die Umfangsfläche der Verdickung und die damit zusammenarbeitende Innenwand der Kammer (17) in unmittelbarer Nähe des genannten Kanals (27) gebildet ist.

4. Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dämpfungseinrichtung eine ringförmige Drosselöffnung ist, die durch die Umfangsflache der Verdickung (19) des Kolbenschiebers (13) und die damit zusammenarbeitende zylindrische Wandfläche der Kammer (17) gebildet ist.

5. Druckregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dämpfungseinrichtung durch die Verdickung (19) des Kolbenschiebers (13) und die damit zusammenarbeitende Innenwand der Kammer (17) in der unmittelbaren Umgebung des genannten Kanals (27) gebildet ist.

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