DE4423629A1 - Hydraulisches Ventil, das insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist - Google Patents
Hydraulisches Ventil, das insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen istInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Ventil das ins
besondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und
insbesondere von einem Elektromagneten betätigbar ist und das
die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.
Ein derartiges hydraulisches Ventil ist aus der DE 42 06 210 A1
bekannt. Bei diesem Ventil ist ein Ventilschieber in einer Ven
tilbohrung eines Ventilgehäuses axial verschiebbar, wobei in die
eine Richtung die variierbare Kraft eines Elektromagneten und in
die entgegengesetzte Richtung eine Druckkraft auf den Ventil
schieber wirken kann. Der Ventilschieber ist einstückig mit dem
Magnetanker des Elektromagneten ausgebildet. Er besitzt eine
Längsbohrung, in der ein gehäusefest abstützbarer Meßkolben
dichtend geführt ist und die mit einem Druck beaufschlagbar ist,
der, sofern das Ventil als Druckbegrenzungsventil ausgebildet
ist, in einem Druckeingang und, sofern das Ventil als Druckre
gelventil ausgebildet ist, in einem Regelausgang herrscht. Durch
den Meßkolben ist die Längsbohrung von dem den Magnetanker auf
nehmenden Ankerraum getrennt, der mit einem Tankanschluß des
Ventils verbunden ist. In der Terminologie nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist also der Ankerraum der mit einem Tankan
schluß verbundene, erste Raum und die Längsbohrung im Ventil
schieber der mit einem Druck beaufschlagbare, zweite Raum.
Die durch den Meßkolben erfolgende Abdichtung ist eine rein me
tallische Abdichtung, da eine elastische Dichtung die Beweglich
keit von Meßkolben und Ventilschieber relativ zueinander behin
dern würde. Durch die Abdichtung ist also keine völlige Trennung
der Längsbohrung vom Ankerraum gewährleistet. Es bildet sich
vielmehr ein Leckölstrom aus, der von der Längsbohrung, in der
ein höherer Druck als im Ankerraum herrscht, zum Ankerraum ge
richtet ist. Insbesondere in einem Kraftfahrzeug, in dem als
Druckmittel sehr oft das Schmieröl der Brennkraftmaschine oder
das Getriebeöl verwendet wird, ist das Druckmittel mit insbeson
dere auch magnetisierbaren Schmutzteilchen behaftet, die mit dem
Leckölstrom in den Dichtspalt zwischen dem Meßkolben und der
Wand der Längsbohrung und in den Ankerraum gelangen und sich
dort ansammeln. Die Fremdkörper in dem Dichtspalt am Meßkolben
vermindern dessen Beweglichkeit relativ zum Ventilschieber. Die
Fremdkörper im Ankerraum können die Beweglichkeit des Magnetan
kers behindern. Das Ventil kann frühzeitig ausfallen.
Ziel der Erfindung ist es, ein hydraulisches Ventil mit den
Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwic
keln, daß seine Schmutzempfindlichkeit verringert ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß für ein hydraulisches Ventil
mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch
erreicht, daß innerhalb der Führungsbohrung zwischen dem Füh
rungsbauteil und dem Kolben oder Stößel ein Freiraum vorhanden
ist, der durch den Kolben oder Stößel vom ersten Raum und vom
zweiten Raum getrennt ist und der mit dem Tankanschluß verbunden
ist. Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Ventil baut sich
also der im zweiten Raum herrschende Druck schon bis zu dem
Freiraum zwischen dem Kolben oder Stößel und dem Führungsbauteil
auf den Tankdruck ab. Ein gerichteter Leckagestrom besteht somit
zwischen dem zweiten Raum und dem Freiraum. Zwischen dem
Freiraum und dem ersten Raum besteht keine Druckdifferenz, so
daß zwischen dem Freiraum und dem ersten Raum kein am Kolben
bzw. Stößel entlangfließender, gerichteter Leckagestrom besteht.
Dies bedeutet, daß in den sich zwischen dem Freiraum und dem er
sten Raum erstreckenden Spalt zwischen dem Kolben oder Stößel
und dem Führungsbauteil kaum noch Schmutzteilchen eindringen.
Dadurch ist der Einfluß von verschmutztem Öl auf die Leichtgän
gigkeit zwischen dem Kolben oder Stößel und dem Führungsbauteil
beträchtlich reduziert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli
schen Ventils kann man den Unteransprüchen entnehmen.
So ist in der bevorzugten Ausführung gemäß Anspruch 2 der
Freiraum unter Umgehung des ersten Raumes mit dem Tankanschluß
verbunden. Es geht also keine gerichtete Strömung durch den er
sten Raum, so daß nur sehr wenig Schmutzteilchen in diesen Raum
gelangen. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn der erste Raum
der den Magnetanker eines Elektromagneten aufnehmende Ankerraum
ist. Durch den geringen Schmutzeintrag in den Ankerraum ist die
Gefahr, daß der Magnetanker schwergängig wird, sehr gering.
Gemäß Anspruch 3 läuft der Freiraum als Ringkammer bevorzugt um
den gesamten Kolben oder Stößel herum. Die Ringkammer läßt sich
auf einfache Weise durch eine am Kolben oder Stößel herumlau
fende Ringnut herstellen.
Grundsätzlich ist es denkbar, den Freiraum allein über den Kol
ben oder Stößel mit dem Tankanschluß zu verbinden. Eine solche
Art der Verbindung dürfte jedoch wegen beengter Platzverhält
nisse am Kolben oder Stößel oder wegen deren ungünstigen Lage im
Ventil schwierig sein. Deshalb ist gemäß Anspruch 5 der Freiraum
bevorzugt über einen Kanal in dem Führungsbauteil mit dem Tank
anschluß verbunden. Das Führungsbauteil weist dazu in der vor
teilhaften Ausbildung gemäß Anspruch 6 eine Querbohrung und ge
mäß Anspruch 8 zusätzlich zu der Querbohrung einen Kanalab
schnitt auf, der zumindest annähernd parallel zur Führungsboh
rung verläuft. Die Querbohrung wird zu einem mit Druck beauf
schlagbaren Ventilanschluß vorteilhafterweise gemäß Anspruch 7
durch einen elastischen Dichtring abgedichtet.
Der herstellungstechnische Aufwand für das Ventil ist gering,
wenn gemäß Anspruch 11 ein Abschnitt der Verbindung zwischen dem
Freiraum und dem Tankanschluß auch in der Verbindung zwischen
dem ersten Raum und dem Tankanschluß liegt. Hinsichtlich der
Schmutzempfindlichkeit des Ventils erscheint es jedoch günsti
ger, wenn gemäß Anspruch 12 der erste Raum unter Umgehung der
Verbindung zwischen dem Freiraum und dem Tankanschluß mit dem
Tankanschluß verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung eines hydraulischen Ventils läßt
sich an ganz verschiedenen Führungsbauteilen und ganz verschie
denen Kolben oder Stößeln mit Vorteilen verwirklichen. So befin
det sich etwa gemäß Anspruch 13 der Freiraum zwischen einem Stö
ßel, mit dein ein bewegbares Ventilglied verstellbar ist, und ei
ner den Stößel führenden Führungsbohrung, mit der das Ventilge
häuse, das das Ventilglied aufnimmt, oder ein Bauteil eines zu
dem Ventil gehörenden Elektromagneten ausgestattet ist. Beson
ders vorteilhaft ist der Freiraum und seine Verbindung zum Tank
anschluß auch, wenn er sich gemäß Anspruch 14 zwischen einem
Ventilschieber, mit dem die Druckmittelwege im Ventil steuerbar
sind, und einem eine Ventilbohrung für den Ventilschieber auf
weisenden Ventilgehäuse befindet. Der Ventilschieber ist dann
ein Kolben und das Ventilgehäuse ein Führungsbauteil gemäß An
spruch 1.
In der besonders vorteilhaften Ausbildung gemäß Anspruch 15 ist
der Meßkolben der Kolben und der Ventilschieber das Führungsbau
teil im Sinne von Anspruch 1. Dabei ist gemäß Anspruch 16 der
Freiraum mischen dem Meßkolben und dem Ventilschieber zweckmä
ßigerweise über den Ventilschieber mit dem Tankanschluß verbun
den. Insbesondere führt die Verbindung gemäß Anspruch 17 außer
über den Ventilschieber auch über das Ventilgehäuse, weil es we
gen der meist kompakten Bauweise des Ventils schwierig ist, den
Ventilschieber mit weiteren Längsbohrungen auszustatten.
Um die Anzahl der für ein elektromagnetisch betätigbares hydrau
lisches Ventil notwendigen Bauteile gering zu halten, kann man
den Ventilschieber und den Magnetanker als einstückiges Bauteil
herstellen. Ein Längsbohrung in diesem Bauteil, die einen Meß
kolben aufnehmen soll, öffnet sich vorzugsweise an der magnetan
kerseitigen Stirnfläche des Bauteils. Der Meßkolben kann dann
von dieser Stirnfläche aus in die Längsbohrung eintauchen und im
magnetischen Teil des Ventils gehäusefest abgestützt werden. Der
Freiraum zwischen dem Meßkolben und dem einstückigen Bauteil be
findet sich jedoch vorteilhafterweise in dessen den Ventilschie
ber bildenden Abschnitt, da über diesen Abschnitt die Verbindung
zum Tank leichter herzustellen ist als über den den Magnetanker
bildenden Abschnitt. Um nun einen relativ kurzen Meßkolben ver
wenden und damit die Feinbearbeitung der Längsbohrung auf eine
kurze Strecke beschränken zu können, ist gemäß Anspruch 19 vor
gesehen, daß der Meßkolben über eine durch den Magnetanker des
Elektromagneten hindurchgehende Stange gehäusefest abstützbar
ist. Natürlich ist eine solche Konstruktion auch bei einer Zwei
stückigkeit von Ventilschieber und Magnetanker möglich.
Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen hydraulischen
Ventils sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser
Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das als Druckregelventil ausge
bildete erste Ausführungsbeispiel, das einen Freiraum
zwischen einem Betätigungsstößel und einem mit einer
Führungsbohrung für den Betätigungsstößel ausgestatteten
Ventilgehäuse aufweist,
Fig. 2 das als Druckbegrenzungsventil ausgebildete zweite Aus
führungsbeispiel, das jeweils einen Freiraum zwischen
einem Ventilschieber und einem Ventilgehäuse sowie
zwischen einem Meßkolben und einem Ventilschieber
besitzt, und
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2.
Zu dem Proportional-Druckregelventil nach Fig. 1 gehört ein
Proportionalmagnet 10, der von üblicher Bauart ist und der des
halb nur abgeschnitten gezeigt ist und nur teilweise beschrieben
wird. Er besitzt einen Polschuh 11, der vor einer Stirnseite ei
nes Magnetgehäusemantels 12 als Befestigungsflansch 13 ausgebil
det ist und dort einen Sechskant 14 und eine Außengewinde 15
aufweist. Im Bereich des Außengewindes und des Sechskants ist
der Polschuh 11 mit einem zentralen, sacklochartigen Hohlraum 16
versehen. Der Magnetanker 6 des Proportional-Magneten 10 befin
det sich in einem durch eine Wand des Polschuhs 11 vom Hohlraum
16 getrennten Ankerraum 7 des Magneten. Hohlraum 16 und Anker
raum 7 sind durch eine kleine exzentrisch angeordnete Bohrung 8
hindurch zueinander offen.
Mit dem Befestigungsflansch 13 ist mit Hilfe eines Innengewindes
ein Übergangsstück 17 verschraubt, das zusätzlich zu dem Innen
gewinde mit einem Außengewinde 18 versehen ist, dessen Durchmes
ser größer als der Durchmesser des Außengewindes 15 des Befesti
gungsflansches 13 ist und das dazu dient, das Ventil in einer
nicht näher dargestellten Ventilplatte zu befestigen. In einem
Einstich hinter dem Außengewinde 18 befindet sich zur Abdichtung
der Bohrung, in die das Ventil eingeschraubt wird, ein O-Ring
19. Das Übergangsstück 17 ist durchgängig hohl und besitzt im
Bereich des Außengewindes 18 und des Einstichs für den O-Ring 19
eine axiale Paßbohrung 20.
In die Paßbohrung 20 ist von der dem Proportionalmagneten 10 ab
gewandten Seite her ein Ventilgehäuse 25 soweit eingepreßt, daß
es mit einer Außenschulter 26 am Übergangsstück 17 anliegt. Das
Ventilgehäuse ist ein Rotationskörper, der in einer axialen, als
Sackbohrung ausgebildeten, zentralen Ventilbohrung 27 einen
Steuerkolben 28 verschiebbar aufnimmt. Die Ventilbohrung 27 ist
an der dem Hohlraum 16 abgewandten Stirnseite des Ventilgehäuses
25 offen. Im Abstand zu der Außenschulter 26 ist in das Ventil
gehäuse 25 außen eine Ringnut 29 eingedreht, in die ein O-Ring
30 eingelegt ist. Ein weiterer O-Ring 31 befindet sich in einer
weiteren äußeren Ringnut 32, die im Abstand zu der Ringnut 29 in
der Nähe des dem Magneten 10 entfernten Endes 33 des Ventilge
häuses 25 in dieses eingedreht ist. Man erkennt, daß die Durch
messer des Einstiches für den O-Ring 19 sowie der Ringnuten 29
und 32 und entsprechend auch die Durchmesser der O-Ringe 19, 30
und 31 zur Stirnseite 33 des Ventilgehäuses 25 hin abnehmen, so
daß das Ventilgehäuse und das Übergangsstück 17 jeweils ohne Be
schädigung der O-Ringe in eine Bohrung der Ventilplatte soweit
eingeschoben werden können, bis das Außengewinde 18 des Über
gangsstücks 17 in ein Gegengewinde an der Ventilplatte ein
greift. Übergangsstückseitig der Ringnut 29 sind in das Ventil
gehäuse 25 vier Radialbohrungen 35 eingebracht, die einen Win
kelabstand von 90° voneinander haben, deren Achsen alle in der
selben Radialebene liegen und die die Ventilbohrung 27 mit einem
zwischen den O-Ringen 19 und 30 liegenden Außenbereich des Ven
tils verbinden. Auf der anderen Seite der Ringnut 29 besitzt das
Ventilgehäuse 25 vier Radialbohrungen 36, die ebenfalls einen
Winkelabstand von 90° voneinander haben, deren Achsen ebenfalls
alle in einer einzigen Radialebene liegen und die die Ventilboh
rung 27 mit einem zwischen den O-Ringen 30 und 31 liegenden Au
ßenbereich des Ventilgehäuses 25 verbinden.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Druckregelventil ist der Außenbe
reich zwischen den beiden O-Ringen 19 und 30 dafür vorgesehen,
mit einem Druckmittelvorratsbehälter verbunden zu werden. Er
bildet also einen Tankanschluß oder Entlastungsanschluß des Ven
tils, der mit T bezeichnet ist. Der Bereich zwischen den beiden
O-Ringen 30 und 31 wird mit einer Druckmittelquelle verbunden.
Er ist somit der Druckanschluß des Ventils, der mit P bezeichnet
ist. Der Bereich vor dem O-Ring 31 und vor der Stirnseite 33 des
Ventilgehäuses 25 bildet den Ausgang A des Ventils. Der Druck an
diesem Ausgang soll geregelt werden. Er wird als Regeldruck be
zeichnet.
Der in der Ventilbohrung 27 verschiebbar geführte Steuerkolben
28 besitzt zentral einen als axiale Sackbohrung ausgebildeten
Hohlraum 40, der sich an einer ersten Stirnseite 41 des Steuer
kolbens 28 zum Ausgang A des Ventils hin öffnet. Außen läuft um
den Steuerkolben 28 eine Ringnut 42 herum, deren Breite dem
lichten Abstand zwischen den Radialbohrungen 35 und 36 des Ven
tilgehäuses 25 entspricht. Mehrere radiale Steuerbohrungen 43 im
Steuerkolben 28, die gleiche Winkelabstände voneinander haben
und in einer einzigen mittig durch die Ringnut 42 gehenden Ra
dialebene liegen, verbinden die Ringnut 42 und den Hohlraum 40
miteinander.
Von seinem dem Boden der Ventilbohrung 27 zugewandten zweiten
Stirnfläche 44 her ist der Steuerkolben 28 außen über eine ge
wisse Länge mit einer Eindrehung 45 versehen, so daß ein Zapfen
46 entstanden ist, in dem der Außendurchmesser des Steuerkolbens
28 wesentlich kleiner als der Durchmesser der Ventilbohrung 27
ist. Die Eindrehung 45 dient dazu, um zwischen dem Steueran
schluß A des Ventils und dem zwischen dem Steuerkolben 28 und
dem Boden der Ventilbohrung 27 befindlichen Druckraum 47 eine
Verbindung zu schaffen. In dieser Verbindung liegt auch eine
diametral durch den Zapfen 46 hindurchgehende Querbohrung 48 von
verhältnismäßig großem Querschnitt. In der Verbindung liegt
schließlich auch ein Rohr 49, das vom Hohlraum 40 des Steuerkol
bens 28 aus in eine vom Boden des Hohlraums 40 ausgehende und in
die Querbohrung 48 mündende Axialbohrung 50 soweit eingesteckt
ist, daß es in die Querbohrung 48 hineinragt. Wie man sieht,
ragt das Rohr 49 weit in den Hohlraum 40 hinein und endet inner
halb des Steuerkolbens 28 kurz vor dessen Stirnseite 41. Während
das Rohr 49 in der Querbohrung 48 eine druckraumseitige axiale
Öffnung 51 hat, ist es auf Seiten des Hohlraums 40 durch Quet
schen axial verschlossen. Eine hohlraumseitige Öffnung 52 ist
durch zwei sich einander diametral gegenüberliegende radiale
Durchbrüche des Rohres geschaffen, wobei sich diese Durchbrüche,
vom Boden des Hohlraums 40 aus gesehen, jenseits der Steuerboh
rungen 43 und vor diesen axial in dem Bereich des Hohlraums 40
befinden, durch den hindurch ein Druckmittel von dem Steuerboh
rungen 43 zum Anschluß A oder vom Anschluß A zu den Steuerboh
rungen 43 strömt. Der statische Druck, der im Bereich der Durch
brüche 52 des Rohres 49 in der Druckmittelströmung herrscht,
wird in den Druckraum 47 gemeldet. Im übrigen ist der Außen
durchmesser des Rohres 49 wesentlich kleiner als der Durchmesser
des Hohlraums 40, damit der verbleibende freie Querschnitt des
Hohlraums 40 keinen Einfluß auf die maximale Druckmittelmenge
hat, für die das Ventil noch brauchbar ist.
Vom Druckraum 47 verläuft zentrisch durch das Ventilgehäuse 25
hindurch eine Bohrung 55 zum Hohlraum 16, in der ein einerseits
in den Hohlraum 16 und andererseits in den Druckraum 47 hinein
ragender Stößel 56 dichtend geführt ist. Dies heißt, daß zwi
schen dem Stößel 56 und der Wand der Bohrung 55 nur ein schmaler
Dichtspalt vorhanden ist und der Druck im Druckraum 47 den Druck
im Hohlraum 16 nicht durch die Bohrung 55 hindurch beeinflussen
kann. Der Hohlraum 16 ist über eine Längsbohrung 57, eine Quer
bohrung 58 und eine nach radial außen offene Rinne 59 in dem
Ventilgehäuse 25, die teilweise durch das Übergangsstück 17 ab
gedeckt ist, mit dem zwischen den O-Ringen 19 und 30 liegenden
Außenbereich des Ventils verbunden, in dem Tankdruck herrscht.
Auch im Hohlraum 16 und in dem über die Bohrung 8 mit diesem
verbundenen Ankerraum 7 des Elektromagneten 10 herrscht also
Tankdruck. Kurz hinter dem Druckraum 47 ist der Stößel 56 mit
einer Ringnut 60 versehen, in deren Bereich die Querbohrung 58
in die Bohrung 55 mündet. Schon in der Ringnut 60 herrscht also
der gleiche Druck wie im Hohlraum 16, so daß ab der Ringnut 60
keine gerichtete axiale Leckölströmung mehr am Stößel 56 entlang
zum Hohlraum 16 hin vorhanden ist. Lecköl fließt lediglich noch
vom Druckraum 47 am Stößel 56 zur Ringnut 60 und von dort über
die Querbohrung 58 und den axial verlaufenden Kanal 59 zum Tank
anschluß T ab. Mit dem Lecköl fließen auch darin enthaltene
Schmutzpartikel aus der Ringnut 60, die, sieht man von den
schmalen Dichtspalten zwischen dem Stößel und der Wand der Boh
rung 55 ab, in jeder betrieblichen Position des Stößels 56
sowohl vom Druckraum 47 als auch vom Hohlraum 16 getrennt ist,
zum Tankanschluß T weg. Sie gelangen nicht in den Bereich der
Bohrung 55, der sich zwischen der Ringnut 60 und dem Hohlraum 16
befindet, so daß der Dichtspalt zwischen dem Stößel 56 und der
Wand der Bohrung 55 auf einem großen Teil seiner Länge weitge
hend frei von Schmutzpartikeln bleibt. Der Stößel 56 ist deshalb
leichtgängig in der Bohrung 55 geführt.
Da die Leckölströmung nicht durch den Hohlraum 16 und auch nicht
durch den Ankerraum 7 geführt ist, das Öl in diesen Räumen also
nur in beschränkter Weise ausgetauscht wird, sammeln sich in
diesen Räumen kaum Schmutzpartikel an. Eine allmähliche Schwer
gängigkeit des Magnetankers 6 ist deshalb kaum zu erwarten.
Ebenfalls nicht empfindlich gegen die im Öl enthaltenen Schmutz
partikel ist die Führung für einen Stößel 61, über den der Ma
gnetanker 6 gelagert ist und der in den Hohlraum 16 hineinragt
und dort den Stößel 56 beaufschlagt.
Bei dem Druckregelventil nach Fig. 1 ist das Führungsbauteil
das Ventilgehäuse 25, die Führungsbohrung ist die Bohrung 55, in
der der Stößel 56 dichtend geführt ist. Von den beiden vom Stö
ßel getrennten Räume ist der erste Raum der Hohlraum 16, der mit
dem Tankanschluß T verbunden ist, und der zweite Raum der Druck
raum 47, der mit einem Druck beaufschlagbar ist.
Es sei noch erwähnt, daß zwischen dem Steuerkolben 28 und einem
in die Ventilbohrung 27 eingepreßten Widerlager 62 eine schwache
Schraubendruckfeder 63 eingespannt ist, die den Steuerkolben 28
in Richtung auf den Stößel 56 zu belastet.
In Fig. 1 nimmt der Steuerkolben 28 seine Regelstellung ein, in
der Nullüberdeckung oder eine geringe positive Überdeckung zwi
schen der Ringnut 42 und den Radialbohrungen 35 und 36 besteht.
Der Regeldruck im Ausgang A des Ventils herrscht auch im Druck
raum 47, so daß der Steuerkolben 28 druckausgeglichen ist und
von der Druckfeder 63 mit einer geringen Federkraft am Stößel 56
gehalten wird. Nicht druckausgeglichen ist der Stößel 56, an dem
der im Druckraum 47 herrschende Regeldruck an einer Wirkfläche,
deren Größe dem Querschnitt des Stößels in der Bohrung 55 ent
spricht, eine Druckkraft erzeugt, die den Stößel 56 aus dem
Druckraum 47 hinauszuschieben trachtet. Dieser Druckkraft entge
gengerichtet ist eine um die Federkraft höhere Magnetkraft, so
daß insgesamt ein Kräftegleichgewicht am Steuerkolben 28 und am
Stößel 56 herrscht.
Soll nun der Regeldruck im Ventilanschluß A erhöht werden, so
wird die Stärke des durch die Wicklung des Magneten 10 fließen
den Stromes und somit die Magnetkraft erhöht. Der Stößel 56 und
der Steuerkolben 28 bewegen sich in Richtung aus der Ventilboh
rung 27 heraus, so daß eine Verbindung von den Radialbohrungen
36 des Ventilgehäuses 25 über die Ringnut 42 und die Steuerboh
rungen 43 des Steuerkolbens 28 zu dessen Hohlraum 40 und damit
eine Verbindung zwischen dem Druckanschluß P und dem Ausgang A
des Ventils geschaffen wird. Der Druck im Ausgang A steigt da
durch an und schiebt den Steuerkolben 28 wieder in die gezeigte
Regelstellung zurück, die der Steuerkolben erreicht, wenn der
Regeldruck im Ausgang A, der auch im Druckraum 47 herrscht, am
Stößel 56 eine Druckkraft erzeugt, die zusammen mit der Feder
kraft der Magnetkraft das Gleichgewicht hält.
Soll der Regeldruck erniedrigt werden, so wird die Magnetkraft
erniedrigt, so daß die vom noch bestehenden, höheren Regeldruck
am Stößel 56 erzeugte Druckkraft den Stößel in die Bohrung 55
hineinschieben kann. Aufgrund der Schraubendruckfeder 63 folgt
der Steuerkolben 28 dem Stößel 56, so daß eine Verbindung zwi
schen den Radialbohrungen 35 des Ventilgehäuses 25, also dem
Tankanschluß T, und dem Ausgang A geschaffen wird. Nun kann
Druckmittel vom Ausgang A durch den Hohlraum 40, die Steuerboh
rungen 43 und die Ringnut 42 des Steuerkolbens 28 sowie durch
die Radialbohrungen 35 des Ventilgehäuses 25 zum Tank wegflie
ßen, so daß sich der Druck im Steueranschluß und damit auch im
Druckraum 47 erniedrigt. Der Druck erniedrigt sich soweit, bis
am Stößel 56 zwischen der Druckkraft und der Kraft der Feder 63
einerseits und der Magnetkraft andererseits wieder ein Gleichge
wicht herrscht. Dann nimmt der Steuerkolben 28 wieder seine Re
gelstellung ein.
Das Druckbegrenzungsventil nach den Fig. 2 und 3 umfaßt einen
Proportional-Elektromagneten 110 mit einem Magnetgehäuse 111, in
das von der einen Seite aus eine Baueinheit eingesetzt ist, die
eine Magnetwicklung 112 mit Wicklungsträger 113, eine Polplatte
114 und einen nicht näher dargestellten Stecker mit elektrischen
Kontaktfahnen umfaßt.
Von derselben Seite aus ist zeitlich vor oder mit der Baueinheit
in das Magnetgehäuse 111 eine zentrale Baugruppe eingesetzt, die
drei Hauptteile umfaßt, nämlich ein hülsenförmiges Ventilgehäuse
115 mit einer axial durch es hindurchgehenden Ventilbohrung 116,
mit einem Polkern 117, der an der Polplatte 114 axial anliegt,
und mit einem Rohr 118, das aus einem nichtmagnetischen Material
besteht, in das das Ventilgehäuse 115 von der einen Seite und
der Polkern 117 von der anderen Seite hineingreifen und das Ven
tilgehäuse 115 und Polkern 117 axial auf Abstand hält. Ventilge
häuse 115 und Polkern 117 sind aus einem magnetisierbaren Mate
rial hergestellt. Man erkennt, daß das Ventilgehäuse 115 nicht
nur hydraulische Funktionen erfüllt, sondern daß es auch inner
halb des Eisenkreises des Magneten liegt, also auch Teil des
Elektromagneten 110 ist.
Das Ventil ist ebenso wie das Ventil nach Fig. 1 als sogenann
tes Einschraubventil konzipiert, das in eine Bohrung einer Ven
tilplatte eingeschraubt werden kann. Das Magnetgehäuse 111 be
sitzt dazu am einen Ende ein Außengewinde 119. In einem Einstich
120 hinter dem Außengewinde 119 liegt ein O-Ring 121, mit dem
die Bohrung in der Ventilplatte nach außen abgedichtet wird.
Das Ventilgehäuse 115 besitzt einen Hohlraum 125, der zum Pol
kern 117 hin offen ist und der teilweise einen Magnetanker 126
aufnimmt. Zwischen diesem Magnetanker und einer in den Polkern
117 eingedrehten Einstellschraube 127 ist eine Schraubendruckfe
der 128 eingespannt. Der von dem Ventilgehäuse 115, dem Polkern
117 mitsamt der Einstellschraube 127 und dem Rohr 118 umschlos
sene Raum, in dem sich der Magnetanker 126 befindet, wird im
folgenden als Ankerraum 129 bezeichnet. Der Hohlraum 125 im Ven
tilgehäuse 115 ist Teil dieses Ankerraums.
Die Ventilbohrung 116 ist axial beidseitig offen und erstreckt
sich von der dem Elektromagneten 110 abgewandten Stirnseite 130
des Ventilgehäuses 115 aus mit gleichbleibendem Durchmesser bis
zum Hohlraum 125. In der Ventilbohrung 116 ist ein Ventilschie
ber 131 axial verschiebbar, der einstückig mit dem Magnetanker
126 ausgebildet ist.
Ein einziger um das Ventilgehäuse 115 umlaufender O-Ring 159
trennt einen mit einem Tank verbundenen Außenbereich T des Ven
tilgehäuses 115 von einem sich zwischen den beiden O-Ringen 121
und 159 befindlichen und mit einer Druckquelle zu verbindenden
Außenbereich P. Letzterer ist über Radialbohrungen 135 und er
sterer über Radialbohrungen 137 mit der Ventilbohrung 116 ver
bunden. Der einstückig mit dem Magnetanker 126 hergestellte Ven
tilschieber 131 besitzt eine umlaufende Steuernut 161, an die
sich zur dem Polkern 117 abgewandten Stirnseite des Ventilschie
bers 131 zu ein Kolbenbund 162 anschließt, von dem die Radial
bohrungen 37 abgedeckt werden können. Andererseits sind die Ra
dialbohrungen 137 über die Steuernut 161 mit den Radialbohrungen
135 verbindbar.
Das Druckbegrenzungsventil nach Fig. 2 besitzt im Ventilschie
ber 131 eine erste Längsbohrung, die mit der Bezugszahl 165 ver
sehen ist und in die von der dem Polkern 117 zugewandten Stirn
seite 142 der aus dem Magnetanker 126 und dem Ventilschieber 131
bestehenden Einheit aus ein erster Meßkolben 168 eingeschoben
ist. Eine zweite Längsbohrung 166, deren Durchmesser kleiner als
derjenige der Längsbohrung 165 ist, ist von der entgegengesetz
ten Stirnseite 143 aus in die Baueinheit eingebracht. In ihr be
findet sich ein zweiter Meßkolben 169, dessen Durchmesser ent
sprechend dem Durchmesser der Längsbohrung 166 kleiner als der
Durchmesser des Meßkolbens 168 ist und der sich an einem in das
Ventilgehäuse 115 eingesteckten Zylinderstift 151 abstützen
kann. Der erste Meßkolben 168 kann sich über eine Stange 170 an
der Einstellschraube 127 abstützen. Im Bereich der Stange 170
besitzt die Längsbohrung 165 einen etwas größeren Durchmesser
als im Bereich des Meßkolbens 168 und ist dort nicht feinbear
beitet. Die Längsbohrungen 165 und 166 sind zueinander offen und
über zwei sich einander diametral gegenüberliegende Radialboh
rungen 167 des Ventilschiebers 131 mit der Steuernut 161 verbun
den. Die Axialbohrungen 165 und 166 gehen nicht unmittelbar in
einander über. Zwischen ihnen befindet sich vielmehr ein Hohl
raum 171, zu dem hin jede Längsbohrung 165 bzw. 166 in einer von
der Wand der jeweiligen Bohrung nach innen vorspringenden Stufe
172 bzw. 173 endet. Die Radialbohrungen 167 sind zwischen den
beiden Stufen im Bereich des Hohlraums 171 angeordnet, so daß
sie weder vom Meßkolben 168 noch vom Meßkolben 169 überdeckt
werden können.
Zwischen der Steuernut 161 und dem Magnetanker 126 weist der
Ventilschieber eine Ringnut 180 auf, die sich in jeder Position
des Ventilschiebers innerhalb der Ventilbohrung 116 befindet und
die über Radialbohrungen 181 mit der ersten Längsbohrung 165
verbunden ist. Die Ringnut 180 überdeckt in jeder Position des
Ventilschiebers 160 eine Querbohrung 182 des Ventilgehäuses 115,
in die eine parallel zur Ventilbohrung 116 verlaufende und von
der Stirnseite 130 ausgehende Axialbohrung 183 mündet und die
durch zwei Dichtungen 185 zum einen zur Magnetwicklung 112 und
zum anderen zum Druckbereich P des Ventils hin abgedichtet ist.
Der Meßkolben 168 besitzt eine Ringnut 184, die in Verbindung
mit den Radialbohrungen 181 steht, wenn der Meßkolben 168 an der
Stange 170 anliegt.
Der Ankerraum 129 ist über eine zweite parallel zur Ventilboh
rung 116 verlaufende Axialbohrung 186, die von der Stirnseite
130 des Ventilgehäuses 115 ausgeht, mit dem Tankanschluß T des
Ventils verbunden. Die Axialbohrungen 183 und 186 liegen sich
bezüglich der Achse der Ventilbohrung 116 diametral gegenüber
und sind gegen die Radialbohrungen 135 und 137 um 90 Grad ver
setzt.
Mit dem Druckbegrenzungsventil nach Fig. 2 kann im Druckan
schluß P ein Druck eingestellt werden, der von der Größe des
durch die Wicklung 112 fließenden elektrischen Stromes abhängt.
Dieser Druck herrscht auch in der Steuernut 161 und in den
Längsbohrungen 165 und 166 des Ventilschiebers 131. Ohne die
Bohrungen 182 und 183 im Ventilgehäuse 115, die Ringnut 180 und
die Radialbohrungen 181 im Ventilschieber 131 und die Ringnut
184 im Meßkolben 168 würde sich ein erster Leckölstrom von der
Steuernut 161 des Ventilschiebers 115 aus an diesem entlang zum
Ankerraum 129 und ein zweiter Leckölstrom am Meßkolben 168 ent
lang zum Ankerraum 129 und von diesem zum Tankanschluß T ausbil
den. Mit diesen Leckölströmen könnten Verschmutzungen des
Hydrauliköls, insbesondere metallischer Abrieb, in den Ankerraum
129 gelangen, sich dort festsetzen, zur Schwergängigkeit des Ma
gnetankers 126 und schließlich zum Ausfall des Ventils führen.
Weil jedoch bei dem Ventil nach Fig. 2 in der Ringnut 180 des
Ventilschiebers 131 und in der Ringnut 184 des Meßkolbens 168
Tankdruck herrscht, also derselbe Druck wie im Ankerraum 129,
kann sich lediglich eine Leckölströmung von der Steuernut 161 am
Ventilschieber 131 entlang zur Ringnut 180 und aus der Längsboh
rung 165 am Meßkolben 168 entlang in die Ringnut 184 und von
dort zurück zum Tankanschluß ausbildet. Eine gerichtete Strömung
in den Ankerraum 129. erfolgt nicht. Damit ist das Ventil in ho
hem Maße unempfindlich gegen Verschmutzungen im Hydrauliköl.
Darüber hinaus sind die Ringnut 184 am Meßkolben 168 und die
Ringnut 180 am Ventilschieber 131 einerseits und der Ankerraum
129 andererseits über die Axialbohrung 183 bzw. die Axialbohrung
186 völlig unabhängig voneinander mit dem Tankanschluß T des
Ventils verbunden. Dies wirkt sich ebenfalls günstig im Hinblick
auf den Schmutzeintrag in den Ankerraum 129 aus.
Schließlich ist genauso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 auch
der Schmutzeintrag in den Spalt zwischen dem Ventilgehäuse und
dem sich auf der einen Seite der Ringnut 180 befindlichen Kol
benbund 187 des Ventilschiebers 131 und zwischen dem Ventil
schieber 131 und dem sich auf der einen Seite der Ringnut 184
befindlichen Kolbenbund 188 des Meßkolbens 168 gering.
Bei dem Ventil nach den Fig. 2 und 3 ist der Ankerraum 129
der erste, mit einem Tankanschluß verbundene Raum im Sinne des
Anspruchs 1. Der Meßkolben 168 trennt diesen ersten Raum 129 von
einem zweiten Raum, nämlich von der Längsbohrung 165. Auch der
Ventilschieber 131 trennt den ersten Raum 129 von einem zweiten
Raum, nämlich von der Steuernut 161 bzw. vom gesamten Druckbe
reich P des Ventils.
Claims (19)
1. Hydraulisches Ventil, das insbesondere zur Verwendung in
einem Kraftfahrzeug vorgesehen und insbesondere von einem Elek
tromagneten (10, 110) betätigbar ist und das in einem Führungs
bauteil (25, 115, 131) eine Führungsbohrung (55, 116, 165) auf
weist, in der ein verschiebbarer Kolben (131, 168) oder ein ver
schiebbarer Stößel (56) dichtend geführt ist, der einen ersten
Raum (16, 129), der mit einem Tankanschluß (T) verbunden ist,
von einem zweiten Raum (47, 161, 165), der mit einem Druck be
aufschlagbar ist, trennt, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
der Führungsbohrung (55, 116, 165) zwischen dem Führungsbauteil
(25, 115, 131) und dem Kolben (131, 168) oder Stößel (56) ein
Freiraum (60, 180, 184) vorhanden ist, der durch den Kolben
(131, 158) oder Stößel (56) vom ersten Raum (16, 129) und vom
zweiten Raum (47, 161, 165) getrennt ist und der mit dem Tankan
schluß (T) verbunden ist.
2. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Freiraum (60, 180, 184) unter Umgehung des er
sten Raumes (16, 129) mit dem Tankanschluß (T) verbunden ist.
3. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Freiraum eine Ringkammer (60, 180, 184)
ist.
4. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Freiraum durch eine Ringnut (60, 180, 184) am
Kolben (131, 168) oder Stößel (56) gebildet ist.
5. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (60, 180, 184) über
einen Kanal in dem Führungsbauteil (25, 115, 131) mit dem Tank
anschluß (T) verbunden ist.
6. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (60, 180, 184) über
eine Querbohrung (58, 181, 182) in dem Führungsbauteil (25, 115,
131) mit dem Tankanschluß (T) verbunden ist.
7. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Querbohrung (182) durch einen elastischen
Dichtring (185) gegen einen mit Druck beaufschlagbaren Ventilan
schluß (P) abgedichtet ist.
8. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen dem Freiraum (60,
180, 184) und dem Tankanschluß (T) ein zumindest annähernd
parallel zur Führungsbohrung (55) verlaufender Kanalabschnitt (59,
183) liegt.
9. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Führungsbauteil (25) in einem zweiten Bauteil
(17) steckt und der Kanalabschnitt (59) zwischen den beiden Bau
teilen (25, 17) insbesondere durch eine vom zweiten Bauteil (17)
abgedeckte Rinne (59) im Führungsbauteil (25) gebildet ist.
10. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kanalabschnitt durch eine Bohrung (183) im
Führungsbauteil (115) gebildet ist.
11. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (59) der Verbindung
zwischen dem Freiraum (60) und dem Tankanschluß (T) auch in der
Verbindung zwischen dem ersten Raum (16) und dem Tankanschluß
(T) liegt.
12. Hydraulisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Raum (129) unter Umgehung
der Verbindung zwischen dem Freiraum (180, 184) und dem Tankan
schluß (T) mit dem Tankanschluß (T) verbunden ist.
13. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Freiraum (60) zwischen ei
nem Stößel (56), mit dem ein bewegbares Ventilglied (28) ver
stellbar ist, und einer den Stößel (56) führenden Führungsboh
rung (55) befindet.
14. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Freiraum (180) zwischen ei
nem Ventilschieber (131), mit dem die Druckmittelwege steuerbar
sind, und einem eine Ventilbohrung (116) für den Ventilschieber
(131) aufweisenden Ventilgehäuse (115) befindet.
15. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß es einen in einer Ventilbohrung
(116) eines Ventilgehäuses (115) geführten Ventilschieber (131)
mit einer Längsbohrung (165) aufweist, in der ein gehäusefest
abstützbarer Meßkolben (168) geführt ist, der auf seiner einen
Seite mit Druck beaufschlagbar ist und auf dessen anderen Seite
Tankdruck herrscht, und daß sich der Freiraum (184) zwischen dem
Meßkolben (168) und dem Ventilschieber (131) befindet.
16. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Freiraum (184) zwischen dem Meßkolben (168)
und dem Ventilschieber (131) über den Ventilschieber (131) mit
dem Tankanschluß (T) verbunden ist.
17. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Freiraum (184) zwischen dem Meßkolben (168)
und dem Ventilschieber (131) über den Ventilschieber (131) und
das Ventilgehäuse (115) mit dem Tankanschluß (T) verbunden ist.
18. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein als Ringkammer (184) ausgebildeter Freiraum
zwischen dem Meßkolben (168) und dem Ventilschieber (131) über
wenigstens eine Radialbohrung (181) im Ventilschieber (131) mit
einem als Ringkammer (180) ausgebildeten Freiraum zwischen dem
Ventilschieber (131) und dem Ventilgehäuse (115) und letztere
Ringkammer (180) über das Ventilgehäuse (115) mit dem Tankan
schluß (T) verbunden ist.
19. Hydraulisches Ventil nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (168) über eine durch
den Magnetanker (126) des Elektromagneten (110) hindurchgehende
Stange (170) gehäusefest abstützbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4423629A DE4423629A1 (de) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | Hydraulisches Ventil, das insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4423629A DE4423629A1 (de) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | Hydraulisches Ventil, das insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4423629A1 true DE4423629A1 (de) | 1996-01-11 |
Family
ID=6522350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4423629A Withdrawn DE4423629A1 (de) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | Hydraulisches Ventil, das insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist |
Country Status (1)
Country | Link |
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