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Dokumentenidentifikation DE102006039488A1 08.03.2007
Titel Druckregelventil
Anmelder Rausch & Pausch GmbH, 95100 Selb, DE
Erfinder Döhla, Werner, Dipl.-Ing., 95482 Gefrees, DE;
Kemnitz, Rocco, Dipl.-Ing., 08606 Bobenneukirchen, DE
Vertreter Bock, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 07745 Jena
DE-Anmeldedatum 21.08.2006
DE-Aktenzeichen 102006039488
Offenlegungstag 08.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.03.2007
IPC-Hauptklasse F16K 17/02(2006.01)A, F, I, 20060821, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F15B 13/044(2006.01)A, L, I, 20060821, B, H, DE   G05D 16/02(2006.01)A, L, I, 20060821, B, H, DE   G05D 16/20(2006.01)A, L, I, 20060821, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem Ventilgehäuse, das mindestens einen Pumpenanschluss und einen Tankanschluss aufweist, in dem ein von einem Magnetanker entgegen einer Feder bewegter Kolben geführt ist, und das ferner eine hydraulische Dämpfeinrichtung mit einem Dämpfraum aufweist, wobei dem Tankanschluss eine Drosselstelle zugeordnet ist. Zur Schaffung einer hubvariablen Ventildämpfung mit kleinem Bauvolumen, geringem Gewicht und niedrigem Energiebedarf, die betriebspunktabhängige Einflussgrößen weitestgehend ausschließt, hat der Dämpfraum mindestens eine der Dämpfung dienende Medienverbindung zum Pumpraum und ist vom P-Druckbereich umgeben. Die erfindungsgemäße Ventildämpfung ermöglicht darüber hinaus eine hohe Standzeit und eine kostengünstige, prozesssichere Herstellung im jeweiligen Anwendungsfall.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil gemäß der Gattung der Patentansprüche. Derartige Ventile finden bevorzugt als Proportionaldruckregelventile in hydraulischen Fahrwerkkomponenten (Federungssysteme, Dämpfungssysteme, Antiwanksysteme) sowie in Ventilen für hydraulische Steuerungen von Fahrzeugverdecken Verwendung.

Es sind Ventile mit konstanter Dämpfung bekannt, siehe Umdruck zur Vorlesung, Grundlagen der Fluidtechnik, Teil 1: Hydraulik, Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Murrenhoff, 4. neu überarbeitete Auflage 2005, Seiten 240 und 241. Die Dämpfräume befinden sich dabei sowohl auf der Druck- als auch auf der Tankseite. Der Hub des aktiven Ventilelements hat dabei keinen Einfluss auf die Dämpfung.

Auch ist bereits ein Ventil, insbesondere ein Druckregelventil bekannt, dessen Gehäuse mindestens je einen Pumpenanschluss und einen Tankanschluss aufweist, siehe DE 199 49 234 B4. In dem Gehäuse ist ein von einem Magnetantrieb ansteuerbarer Ventilkolben geführt. Das Ventil ist mit einer hydraulischen Dämpfeinrichtung versehen, die einen Dämpfraum enthält, der mit dem Tank über zwei weitere Tankanschlüsse in direkter Verbindung steht. Eine Drosselstelle ist in der Verbindung zwischen dem Dämpfraum und einem der Tankanschlüsse vorgesehen, deren Größe in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkolbens veränderbar ist. Dadurch ändert sich mit dem Hub des Ventilkolbens die hydraulische Dämpfung. Allerdings haben sich bei diesem Ventil erhebliche praktische Mängel herausgestellt. So treten über den vorhandenen Rückführkolben Leckagen auf, die in den Dämpfraum eindringen und die Dämpfung unkontrolliert verändern. Die Anbindung des Dämpfungsraumes an das Tank-Druckniveau kann zu deutlichen Unterdrücken führen. Durch die Anbindung des Dämpfraumes an das T-Druckniveau kann im Dämpfraum eingeschlossene Luft mangelhaft entweichen, was Verstimmungen der Dämpfung bis hin zum Versagen der Dämpfung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine hubvariable Ventildämpfung mit kleinem Bauvolumen, geringem Gewicht und niedrigem Energiebedarf zu schaffen, die betriebspunktabhängige Einflussgrößen weitestgehend ausschließt. Die erfindungsgemäße Ventildämpfung soll darüber hinaus eine hohe Standzeit und eine kostengünstige, prozesssichere Herstellung im jeweiligen Anwendungsfall ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche vorteilhaft ausgestaltet. Die Nutzung der Druckseite bzw. Hochdruckseite als Dämpfraumperipherie ermöglicht die Trennung der Dämpfung von der nach dem Stand der Technik üblichen, ventilinternen mechanischen Rückführung bei Druckregelventilen. Der Dämpfraum ist also von der Rückführgeometrie (dem Rückführkolben) geometrisch entkoppelt, so dass keinerlei Wechselwirkungen zwischen der Dämpfung und der Rückführung entstehen können. Die Dämpfung ist unabhängig von störenden Einflüssen bei der Druckrückführung, die durch temperaturabhängige, betriebsdruckabhängige und toleranzbedingte Leckagen zustande kommen. Außerdem werden im Dämpfraum Lufteinschlüsse, Kavitationen und Unterdrücke vermieden. Im unteren Betriebsdruckbereich (weniger gedämpft) des Ventils ergibt sich ein schneller Druckaufbau, während im oberen Betriebsdruckbereich eine hohe Druckstabilität (mehr gedämpft) erreicht wird.

Die Erfindung und ihre Anwendung wird nachstehend an Hand zweier, in der schematischen Zeichnung als Axialschnitte dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes erfindungsgemäßes Druckregelventil und

2 ein zweites erfindungsgemäßes Druckregelventil.

In 1 weist ein Druckregelventil 10 (auch für Druckminderung) einen Ventilantrieb auf, der aus einer in einer Fassung 11 befindlichen elektrischen Spule 12 einem magnetischen Flussleitelement 13 und einem im Flussleitelement 13 gleitenden Anker 14 mit mindestens einer Druckausgleichsbohrung 141 besteht. Im Anker ist ein Stößel 15 befestigt, der mit seinem aus dem Anker 14 herausragenden Teil in einer zentralen Öffnung 161 eines Tragstücks 16 geführt wird, das gleichzeitig der Befestigung des Ventils 10 an einem nicht dargestellten Gerät dient. Vom Anker 14 abgewandt hat das Tragstück 16 eine zylindrische Ausnehmung 162, in die eine Ventilpatrone 17 dicht eingefügt ist. Im Inneren weist die Ventilpatrone 17 im Wesentlichen zylindrische axialgerichtete Bohrungen 171, 172 auf, in denen ein Kolben 18 bzw. ein mit dem Kolben fest verbundener Rückführkolben 181 gleitet. Über den Rückführkolben 181, der mit dem Kolben 18 aus einem Stück bestehen kann, kontaktiert der Kolben das freie Ende des Stößels 15. Auch im Kolben 18 befinden sich axial gerichtete Bohrungen 185, 186.

An der dem Anker 14 zugewandten Frontfläche 182 des Kolbens 18 sind Anschlagmittel 183 vorgesehen, die den minimalen Abstand von der zugewandten Patroneninnenfläche 173 bestimmen. Am der Frontfläche 182 entgegengesetzten Ende ist am Kolben 18 ein versenkt liegender, die Bohrung 185 verschließender Anschlag 184 für eine Schraubenfeder 19 angeordnet, die sich andererseits an einem in die Patrone 17 eingeschraubten Anschlag 20 abstützt. Die Feder 19 befindet sich im Dämpfraum 21 des Ventils 10, in welchem die Patrone 17 Öffnungen 174 mit vorteilhafter Weise unterschiedlicher Größe aufweist. Dabei ist es für die Dämpfung günstig, wenn die dem Anschlag 20 am nächsten liegenden Öffnungen 174 die Kleinsten und die zuerst vom Kolben 18 verschlossenen Öffnungen 174 die Größten sind.

In der Ventilpatrone 17 sind außerdem ein Pumpanschluss P und ein Tankanschluss T vorgesehen, die beide über eine zylindrische Ausnehmung 187 in der Außenfläche des Kolbens 18 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise bildet sich zwischen der Ventilpatrone 17 und dem Kolben 18 eine Drosselstelle 22 veränderlicher Größe aus. Die Bohrung 185 steht durch Öffnungen 188 mit dem Pumpanschluss P in Verbindung. Deshalb gehört der Raum zwischen den Flächen 173 und 182 zum P-Druckbereich, während der Raum (162) zwischen dem Tragstück 16 und der Ventilpatrone 17 zum T-Druckbereich gehört. Zur vollständigen Trennung des P-Druckbereichs vom T-Druckbereich sind am Tragstück 16 und an der Ventilpatrone 17 Dichtungsringe 23 vorgesehen. Das Ventil 10 hat eine geometrische Achse X-X zu der die einzelnen Bauteile koaxial ausgerichtet sind.

In 1 ist das Ventil 10 unbestromt dargestellt; der Anker 14 und der Kolben 18 befinden sich in der oberen Endlage, die Drosselstelle 22 ist maximal geöffnet. Wird das Ventil 10 bestromt, so bewegt sich der Anker 14 und mit ihm der Kolben 18 so lange in Richtung eines Pfeils 24 nach unten bis das Kräftegleichgewicht zwischen der Magnetkraft des Elektromagneten 12, 13, 14 einerseits und der hydraulischen Rückführkraft zwischen P und T sowie der Kraft der Feder 19 andererseits besteht. Damit wird der Querschnitt der Drosselstelle 22 verringert. Es ist erforderlich, dass der Kolben 18 diese und jede neue Gleichgewichtslage augenblicklich, ohne Verzögerung einnimmt. Dies ist am Besten gewährleistet, wenn der Dämpfraum 21 originär vom P-Druckbereich umgeben ist und nicht vom T-Druckbereich, auf den durch die Rückführung schon fehlerhafte Einflüsse gewirkt haben können.

In 2 ist in ein Tragstück 16 eine Ventilpatrone 17 eingefügt, in der ein Kolben 18 mit Rückführkolben 181 von einem kugelgelagerten Stößel 15 entgegen der Wirkung einer Druckfeder 19 bewegbar ist. Die übrigen Teile eines Ventils mit der Achse X-X sind nicht dargestellt. Die Patrone 17 hat wieder einen mehr oder weniger druckintensiven P-Anschluss und einen zumindest nahezu drucklosen T-Anschluss. Im Bereich dieser Anschlüsse besitzt der Kolben 18 an seinem Umfang eine zylindrische Ausnehmung 187. Außerdem befindet sich zwischen dem oberen Ende der Ausnehmung 187 und dem T-Anschluss eine Drosselstelle 22. Der Kolben 18 ist mit axialen zylindrischen Bohrungen 185, 186 versehen, die über quer zur Achse X-X gerichtete Bohrungen 188 mit dem P-Anschluss in Verbindung stehen. Aus Gründen der Herstellung ist die Patrone 17 an ihrem oberen Ende durch ein separates Bauteil 25 verschlossen, das gleichzeitig die Laufbuchse für den Rückführkolben 181 darstellt und in seiner oberen Fläche 189 eine zur Achse X-X koaxiale zylindrische Ausnehmung 190 hat, in die sowohl der Stößel 15 als auch der Rückführkolben 181, allerdings von entgegengesetzten Seiten sich berührend, hineinragen. Das Bauteil 25 ist an seiner zylindrischen Außenfläche 251 mit einem Dichtungsring 26 versehen, so dass der Raum 252 oberhalb des Bauteils 25 im Sinne der Erfindung vollständig getrennt ist vom Raum 253 unterhalb des Bauteils 25. Der Raum 252 befindet sich im T-Druckbereich und der Raum 253 im P-Druckbereich. Im übrigen ist ein Dämpfraum 21 mit Öffnungen 174 zum Erreichen einer mit der Kolbenabsenkung zunehmenden Dämpfung vorgesehen, wobei der Dämpfraum 21 vollständig vom P-Druckbereich umgeben ist. Darüber hinaus gilt das zu 1 Gesagte.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

10
Druckregelventil
11
Fassung
12
Spule
13
Flussleitelement
14
Anker
15
Stößel
16
Tragstück
17
Ventilpatrone
18
Kolben
19
Schraubenfeder
21
Dämpfraum
22
Drosselstelle
23, 26
Dichtungsringe
24
Pfeil
25
Bauteil
141
Druckausgleichsbohrung
161
zentrale Öffnung
162, 190
zylindrische Ausnehmung
171, 172
Bohrungen
173
Patroneninnenfläche
174, 188
Öffnungen
181
Rückführkolben
182
Frontfläche
18 3
Anschlagmittel
184, 20
Anschlag
185, 186
Bohrungen
187
zylindrische Ausnehmung
188
Öffnungen
189
obere Fläche
251
Außenfläche
252, 253
Räume
P
Pumpdruckeinlass
T
Tankdruckauslass
X-X
Achse


Anspruch[de]
Druckregelventil mit einem Ventilgehäuse, das mindestens einen Pumpenanschluss und einen Tankanschluss aufweist, in dem ein von einem Magnetanker entgegen einer Feder bewegter Kolben geführt ist, und das ferner eine hydraulische Dämpfeinrichtung mit einem Dämpfraum aufweist, wobei dem Tankanschluss eine Drosselstelle zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfraum mindestens eine der Dämpfung dienende Medienverbindung zum Pumpraum besitzt. Druckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Dämpfraum mehrere Medienverbindungen zum Pumpraum aufweist, die parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens gegeneinander versetzt sind. Druckregelventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienverbindungen unterschiedlich dimensioniert sind. Druckregelventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass. die Dimensionen der Medienverbindungen mit zunehmender Bewegung des Kolbens entgegen der Feder kleiner werden. Druckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass. zwischen dem Anker und dem Kolben ein Rückführkolben kinematisch wirksam angeordnet ist. Druckregelventil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass. der Rückführkolben in einer Laufbuchse gleitet, die von der Führung des Kolbens verschieden ist.






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