DE3135261A1 - Electrically operated pressure-reducing valve - Google Patents

Abstract

In the case of a pressure-reducing valve, the end (which is operated by the armature of the magnetic drive) of the control piston is connected to a metal bellows whose diameter is larger than that of the piston. The control pressure acts on this metal bellows in opposition to the magnetic force, so that even relatively small control pressures can be set without changing the cross-section of the piston.

Description

Elektrisch betätigtes Druckreduzierventil Electrically operated pressure reducing valve

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betätigtes Druckreduzierventil zur Steuerung des Druckmittelweges von einem mit einer Druckmittelquelle verbundenen Einlaß zu einem den Regeldruck führenden Auslaß, mit einem Kolben, der vom Anker des Magneten betätigbar ist und dessen dem Anker abgekehrte Stirnfläche vom Regeldruck beaufschlagt ist.The invention relates to an electrically operated pressure reducing valve for controlling the pressure medium path from one connected to a pressure medium source Inlet to an outlet leading to the control pressure, with a piston leading from the armature of the magnet can be actuated and its end face facing away from the armature from the control pressure is applied.

Ein solches Druckreduzierventil ist bekannt. Es handelt sich um ein Dreiwegeventil, bei dem der Kolben eine Ringnut aufweist, die über eine Längsbohrung im Kolben mit dem stirnseitig angeordneten Auslaß in Verbindung steht.Such a pressure reducing valve is known. It's about a Three-way valve in which the piston has an annular groove that extends over a longitudinal bore in the piston is in communication with the outlet arranged on the end face.

Je nach Stellung des Kolbens gerät die Ringnut in Überdeckung mit dem Einlaß oder mit einer mit dem Tank verbundenen Öffnung. Der Magnetantrieb besteht aus einer Spulenwicklung und einem verschiebbaren Anker, der auf den Kolben wirkt. Der mit dem Kolben einstellbare Regeldruck steigt proportional mit dem Anstieg des Stroms in der Wicklung. Der Anstieg des Regeldruckes ist nahzu linear.Depending on the position of the piston, the ring groove will overlap the inlet or with an opening connected to the tank. The magnetic drive exists from a coil winding and a sliding armature that acts on the piston. The control pressure that can be set with the piston increases proportionally with the increase in the Current in the winding. The increase in the control pressure is almost linear.

Will man nun unter Beibehaltung des gleichen Magnetantriebes unterschiedliche maximale Regeldrücke erhalten, so ist es bekannt, zu diesem Zweck den Kolbendurchmesser zu ändern. Da der Regeldruck jeweils entgegen der vom Magnet aufgebrachten Kraft auf den Kolben wirkt, ändert sich der jeweilige Regeldruck mit dem Quadrat des Kolben- durchmessers nach folgender Beziehung D2 PD = d 2 Wird also beispielsweise bei einem Strom von 800 mA und bei einem Kolbendurchmesser von 6 mm ein maximaler Regeldruck von 19,5 bar erzeugt und soll bei gleichem Magnetantrieb der geforderte Regeldruck nur mehr 3,5 bar sein, so ergibt sich nach obiger Formel ein neuer Kolbendurchmesser von etwa 14 mm.If you want to keep the same magnetic drive different To obtain maximum control pressures, it is known to use the piston diameter for this purpose to change. Since the control pressure is in opposition to the force applied by the magnet acts on the piston, the respective control pressure changes with the square of the piston diameter according to the following relationship D2 PD = d 2 So, for example, with a current of 800 mA and with a piston diameter of 6 mm a maximum control pressure of 19.5 bar and with the same solenoid drive, the required control pressure should only be 3.5 bar, the above formula results in a new piston diameter of about 14 mm.

Der größere Kolbendurchmesser hat neben einer VergröBerung der Baugröße des Ventils vor allem zur Folge, daß sich im Spalt zwischen dem Kolben und der den Kolben aufnehmenden Büchse mehr Verschmutzungspartikel festsetzen können, die vor allem aus metallischem Abrieb herrühren, so daß mit einer Verschlechterung der Kennlinie zu rechnen ist. Es hat sich gezeigt, daß mit steigendem Kolbendurchmesser die Hysterese größer wird und die Betriebssicherheit abnimmt. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der vom Magnetantrieb eingenommene Raum mit Druckmittel gefüllt ist, also mit der zum Tank rückführenden Öffnung verbunden ist. Auch wenn zwischen dieser Öffnung und dem Magnetraum ein Filter eingebaut ist, können sehr feine Abriebpartikel von der Kolbenseite in den Magnetraum übertreten, die Magnetspalte zusetzen und zum Klemmen führen.The larger piston diameter has, in addition to an increase in size of the valve mainly means that in the gap between the piston and the Piston-receiving liner can hold more dirt particles in front mainly result from metallic abrasion, so that with a deterioration of the characteristic is to be expected. It has been shown that the hysteresis increases as the piston diameter increases becomes larger and operational reliability decreases. This is particularly the case when the space occupied by the magnetic drive is filled with pressure medium, i.e. with the opening leading back to the tank is connected. Even if between this opening and a filter is installed in the magnet chamber, very fine abrasion particles can be removed the piston side into the magnet space, close the magnet gaps and to Lead clamps.

Somit besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein Druckreduzierventil der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß bei gleichen Stellkräften, also gleichem Magnetantrieb geringere Regeldrücke einstellbar sind, ohne daß die Linearität und Hysterese gegenüber einem Ventil mit höherem Regeldruck verschlechtert sind.Thus, the object of the invention is to provide a To train pressure reducing valve of the type described so that with the same Actuating forces, i.e. the same solenoid drive, lower control pressures can be set, without the linearity and hysteresis compared to a valve with a higher control pressure are deteriorated.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das dem Anker zugekehrte Kolbenende mit einem Metallbalg ver- bunden ist, der vom Regeldruck entgegen der Magnetkraft des Ankers beaufschlagt ist.This object is achieved according to the invention in that the anchor facing piston end with a metal bellows is bound, the is acted upon by the control pressure against the magnetic force of the armature.

Auf diese Weise braucht der Druchmesser des Kolbens für ein Ventil mit geringeren Regeldrücken nicht vergrößert zu werden. Der Kolbendurchmesser kann vielmehr unverändert bleiben. Die bei gleicher Stellkraft des Magnetantriebes für den kleineren Regeldruck erforderliche Gegenkraft wird vielmehr von dem Metallbalg aufgebracht, der von dem Regeldruck beaufschlagt ist und dessen Durchmesser größer ist als der Kolbendurchmesser. Der Metallbalg selbst weist eine äußerst minimale Hysterese auf. Der kleinere Kolbendurchmesser führt zu geringerem Abrieb und erhöht die Betriebssicherheit. Es ergibt sich bei Verwendung des Metallbalges eine Gewichtsersparnis und eine erhebliche Verkleinerung der Einbaumaße für das Ventil. Darüber hinaus ist der Magnetraum gegenüber den Druckmittelräumen durch den Metallbalg abgedichtet, so daß kein Abrieb in den Magnetraum gelangen kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn solche Ventile bei Fahrzeugen Verwendung finden, bei denen je nach Wartung der Verschmutzungsgrad des Druckmittels sich stark verändern kann.In this way the diameter of the piston needs for a valve not to be increased with lower control pressures. The piston diameter can rather, remain unchanged. With the same actuating force of the magnetic drive for the smaller control pressure required counterforce is rather from the metal bellows applied, which is acted upon by the control pressure and whose diameter is larger is than the piston diameter. The metal bellows itself has an extremely minimal Hysteresis on. The smaller piston diameter leads to less wear and increases operational safety. There is a weight saving when using the metal bellows and a significant reduction in the installation dimensions for the valve. Furthermore the magnet chamber is sealed off from the pressure medium chambers by the metal bellows, so that no abrasion can get into the magnet space. This is particularly advantageous if such valves are used in vehicles, where depending on maintenance the degree of contamination of the pressure medium can change significantly.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Achsenschnitt durch ein Dreiwege-Druckreduzierventil und Fig. 2 eine Kennlinie.An embodiment of the invention is shown below with reference to the drawing explained. 1 shows an axial section through a three-way pressure reducing valve and FIG. 2 shows a characteristic curve.

In Fig. 1 weist das Ventil 10 eine Büchse 11 und eine in einer Bohrung der Büchse 11 verschiebbaren Kolben 12 auf. Die Büchse besitzt einen mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbundenen Einlaß 13, stirnseitig einen mit einem nicht dargestellten Verbraucher verbundenen AuslaB 14 und ferner eine Öffnung 15 auf, die an einen Rücklauf zum Tank angeschlossen ist. Die Büchse selbst sitzt in einem nicht dargestellten Gehäuse.In Fig. 1, the valve 10 has a sleeve 11 and one in a bore the sleeve 11 displaceable piston 12. The rifle does not own one with one inlet 13 connected to the pressure medium source shown, the end face one with a Outlet 14, not shown, connected to consumers, and also an opening 15 which is connected to a return to the tank. The rifle self sits in a housing, not shown.

Der Kolben 12 weist eine Ringnut auf, die über eine Längsbohrung 17 mit dem Auslaß 14 in Verbindung steht.The piston 12 has an annular groove which extends over a longitudinal bore 17 with the outlet 14 is in communication.

Der Magnetantrieb besteht aus einer Wicklung 20 und einem verschiebbaren Anker 21, der über einen Stößel 22 auf den Kolben 12 wirkt. Bei ansteigendem Strom in der Wicklung 20 bewegt sich der Anker 21 nach unten und verschiebt den Kolben, so daß die Ringnut 16 in zunehmendem Maße mit dem Einlaß 13 in Verbindung gelangt, wodurch sich der Regeldruck im Auslaß 14 erhöht. Die Verschiebung des Kolbens 12 durch die Magnetkraft erfolgt gegen den die Stirnseite des Kolbens beaufschlagenden Regeldruck.The magnetic drive consists of a winding 20 and a slidable one Armature 21, which acts on piston 12 via a tappet 22. With increasing current in the winding 20, the armature 21 moves downwards and displaces the piston, so that the annular groove 16 comes increasingly with the inlet 13 in connection, whereby the control pressure in outlet 14 increases. The displacement of the piston 12 by the magnetic force takes place against the one acting on the face of the piston Control pressure.

Es ist bereits ausgeführt worden, daß der Kolbendurchmesser und damit die auf die Stellkraft des Magnetantriebes rückwirkende Kraft vergrößert werden muß, wenn man bei gleichem Magnetantrieb einen geringeren höchstzulässigen Regeldruck des Ventils erzielen will.It has already been stated that the piston diameter and thus the force acting back on the actuating force of the magnetic drive can be increased must if a lower maximum permissible control pressure is used with the same solenoid drive want to achieve the valve.

Erfindungsgemäß ist dagegen ein Metallbalg 23 vorgesehen, dessen unteres Ende an einer Scheibe 24 befestigt ist, die mit dem Kolben 12 fest verbunden ist, und deren obere Seite mit einer Schraube 25 verbunden ist, die in das Gehäuse 26 des Magnetantriebes eingeschraubt ist und somit den Druckmittelraum 27 vom Magnetraum 28 abdichtet. Der Stößel 22 erstreckt sich durch das Innere des Metallbalges 23 und ist in Anlage an der Stirnseite des Kolbens 12.According to the invention, however, a metal bellows 23 is provided, the lower End is attached to a disc 24 which is firmly connected to the piston 12, and the upper side of which is connected to a screw 25 inserted into the housing 26 of the magnetic drive is screwed in and thus the pressure medium space 27 from the magnet space 28 seals. The plunger 22 extends through the interior of the metal bellows 23 and is in contact with the face of the piston 12.

Die von der Ringnut 16 des Kolbens 12 zum Auslaß 14 führende Längsbohrung 17 ist verlängert und steht über eine Querbohrung 29 mit dem Raum 27 in Verbindung. Damit ist die Scheibe 24 bzw. der Metallbalg mit dem Regeldruck beaufschlagt. Der Durchmesser des Metallbalges ist so gewählt, daß die für den Magnet erforderliche Gegenkraft erzielt wird, wenn bei gleicher Stellkraft ein kleinerer höchstzulässiger Regeldruck mit dem Ventil eingestellt werden soll. Beim Anstieg des Regeldruckes wird der Metallbalg zusammengedrückt und zieht den an ihm befestigten Kolben 12 mit. Diese Druckkraft wirkt auf den Stößel 22 des Ankers 21.The longitudinal bore leading from the annular groove 16 of the piston 12 to the outlet 14 17 is elongated and communicates with the space 27 via a transverse bore 29. The control pressure is thus applied to the disk 24 or the metal bellows. Of the The diameter of the metal bellows is chosen so that that required for the magnet Counterforce is achieved if a smaller one with the same actuating force highest permissible Control pressure is to be set with the valve. When the control pressure rises the metal bellows is compressed and pulls the piston 12 attached to it with. This compressive force acts on the tappet 22 of the armature 21.

In Fig. 2 ist die Kennlinie für ein Ventil mit einem höchstzulässigen Regeldruck von 18 bar dargestellt, wobei sich eine sehr gute Linearität und sehr geringe Hysterese ergibt. Wird dieses Ventil unter Verwendung des Metallbalges so umgerüstet, daß der höchstzulässige Regeldruck nur mehr 3 bar beträgt, so verschlechtern sich weder Hysterese noch Linearität der Kennlinie.In Fig. 2 is the characteristic curve for a valve with a maximum permissible Control pressure of 18 bar shown, with a very good linearity and very results in low hysteresis. If this valve is made using the metal bellows like this converted so that the maximum permissible control pressure is only 3 bar, so worsen neither hysteresis nor linearity of the characteristic curve.

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Claims (5)

Patentansprüche: 1. Elektrisch betätigtes Druckreduzierventil zur Steuerung des Druckmittelweges von einem mit einer Druckmittelquelle verbundenen Einlaß zu einem den Regeldruck führenden Auslaß, mit einem Kolben, der vom Anker des Magneten betätigbar ist und dessen dem Anker abgekehrte Stirnfläche vom Regeldruck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Anker (21) zugekehrte Ende des Kolbens (12) mit einem Metallbalg (23) verbunden ist, der vom Regeldruck entgegen der Magnetkraft des Ankers beaufschlagt ist.Claims: 1. Electrically operated pressure reducing valve for Control of the pressure medium path from one connected to a pressure medium source Inlet to an outlet leading to the control pressure, with a piston leading from the armature of the magnet can be actuated and its end face facing away from the armature from the control pressure is acted upon, characterized in that the end facing the armature (21) of the piston (12) is connected to a metal bellows (23) which opposes the control pressure the magnetic force of the armature is applied. 2. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbalg den mit dem Regeldruck beaufschlagten Raum (27) gegen den Magnetraum (28) abdichtet.2. Pressure reducing valve according to claim 1, characterized in that the metal bellows moves the area (27) to which the control pressure is applied against the magnet area (28) seals. 3. Druckreduzierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Anker verbundener und auf den Kolben (12) wirkender Stößel (22) innerhalb des Metallbalgs (23) angeordnet ist.3. Pressure reducing valve according to claim 1 or 2, characterized in that that a tappet (22) connected to the armature and acting on the piston (12) is arranged within the metal bellows (23). 4 Druckreduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) eine Längsbohrung (17) zur Verbindung des Auslasses (14) mit dem außerhalb des Metallbalgs liegenden Raum (27) aufweist.4 pressure reducing valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the piston (12) has a longitudinal bore (17) for connecting the outlet (14) with the space (27) located outside the metal bellows. 5. Druckreduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druchmesser des Metallbalgs größer als der Druchmesser des Kolbens ist.5. Pressure reducing valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the diameter of the metal bellows is greater than the diameter of the piston.