DE3135261C2

DE3135261C2 - Elektrisch betätigtes Druckreduzierventil

Info

Publication number: DE3135261C2
Application number: DE3135261A
Authority: DE
Inventors: Reiner 8781 Neuendorf Bartholomäus
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1981-09-05
Filing date: 1981-09-05
Publication date: 1987-05-07
Also published as: DE3135261A1

Abstract

Bei einem Druckreduzierventil ist das vom Anker des Magnetantriebes betätigte Ende des Regelkolbens mit einem Metallbalg größeren Durchmessers als der Kolben verbunden. Auf diesen Metallbalg wirkt der Regeldruck gegensinnig zur Magnetkraft, so daß ohne Querschnittsänderung des Kolbens auch verhältnismäßig kleine Regeldrücke einstellbar sind.

Description

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 betätigt ist und dessen dem Anker abgekehrte Stirnfläche vom Regeldruck beaufschlagt ist.

Ein solches Druckreduzierventil ist aus der älteren Anmeldung P 31 25 143.9 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. 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 Regeldrucks ist nahezu 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 Kolbendurchmessers nach folgender Beziehung
D ² · p _D = d ² · p _d.

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.

Der größere Kolbendurchmesser hat neben einer Vergrößerung 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.

Somit besteht die der Erfindung zugrunde liegende 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.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das dem Anker zugekehrte Kolbenende mit einem Metallbalg verbunden ist, der vom Regeldruck entgegen der Magnetkraft des Ankers beaufschlagt ist.

Auf diese Weise braucht der Durchmesser 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.

Ein Ausführungbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Achsenschnitt durch ein Dreiwege- Druckreduzierventil, und
Fig. 2 eine Kennlinie.
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 Auslaß 14 und ferner eine Öffnung 15, die an einen Rücklauf zum Tank angeschlossen ist. Die Büchse selbst sitzt in einem nicht dargestellten Gehäuse.
Der Kolben 12 weist eine Ringnut auf, die über eine Längsbohrung 17 mit dem Auslaß 14 in Verbindung steht.
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.
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.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung 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 Magnetantriebs 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.
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.
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.

Claims

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.

2. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbalg den mit dem Regeldruck beaufschlagten Raum (27) gegen den Magnetraum (28) abdichtet.

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.

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.

5. Druckreduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Metallbalgs größer als der Durchmesser des Kolbens ist.