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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckregelventil gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik ist bekannt, in Automatgetrieben von Kraftfahrzeugen
in der Regel nasslaufende Lamellenschaltelemente zur Momentenübertragung
zu verwenden.
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Hierbei
erfolgt die Momentenübertragung reibschlüssig über
die Verpressung der Lamellenpakete der Schaltelemente, wobei die
dazu erforderliche Anpresskraft auf das Lamellenpaket über
einen hydraulisch betätigten Kupplungskolben erzeugt wird,
der über ein Druckregelventil (Kupplungsventil) aktuiert
wird. Die Druckregelventile der Schaltelemente werden entweder direkt
betätigt oder über vorgeschaltete Druckbegrenzungsventile
bzw. Druckvorsteuerventile angesteuert.
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In
beiden Fällen wird eine ansteuerstromproportionale Magnetkraft
erzeugt, durch die die rein hydraulische Druckregelventile der Schaltelemente
verstellt werden. Der Arbeitsdruck der Kupplungsventile ergibt sich
durch die Gleichgewichtsbedingung von ansteuerstromproportionaler
Kraft (= Aktuierungskraft) und der Rückführkraft
(= Reaktionskraft) des Druckregelventils.
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Für
den Fall der Ansteuerung der Druckregelventile über einen
vorgeschalteten Druckregler bzw. über ein vorgeschaltetes
Druckbegrenzungsventil (Druckvorsteuerventil) wird nach dem Stand der
Technik zur Ansteuerung häufig ein so genannter Closed-End
Druckregler (CE-DR) verwendet, welcher zwei in hydraulischer Halbbrückenschaltung
angeordnete Ventilsitze aufweist, wobei auf der Zulaufseite in der
Regel eine Kugelsitzgeometrie und auf der Tankseite eine Flach-
oder Kegelsitzgeometrie zum Einsatz kommt.
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In
vorteilhafter Weise ermöglicht ein Closed-End Druckregler
in den Endstellungen eine Minimierung des Leckölflusses;
bei gewünschtem Minimaldruck wird die Zulaufsteuerkante
verschlossen und somit der Leckageölfluss von der Zulaufsteuerkante
zur Tankkante auf nahezu 0 ml/min reduziert. Dies ist notwendig,
da idealerweise jedem Schaltelement eines Automatgetriebes ein Aktuator
direkt zugeordnet werden soll, um jeden möglichen Schaltungsübergang
darstellen zu können.
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Ohne
CE-Funktion würde jedes Druckvorsteuerventil bei minimaler
Druckanforderung eine maximale Leckage zwischen der Zulaufkante
und der Tankkante aufweisen. Bei einer hohen Anzahl von anzusteuernden
Schaltelementen ergäbe sich somit ein sehr hoher Ölvolumenbedarf
im Hydrauliksystem der Hydraulikpumpe des Fahrzeugs.
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Ein
derartiges Druckvorsteuerventil ist beispielsweise aus der
DE 10342892 A1 der
Anmelderin bekannt. Im Rahmen der
DE 10342892 A1 ist ein Proportional-Druckbegrenzungsventil
mit einem Magnetteil und mit einem Ventilteil beschrieben, wobei das
Ventilteil mit einer Zulauföffnung für den Zulaufvolumenstrom,
einer ersten Ablauföffnung für den Füllvolumenstrom
und einer zweiten Ablauföffnung für den Tankvolumenstrom
versehen ist und einen Kugelsitz, einen mit einer Öffnung
versehenen Flachsitz, ein Schließteil zur Steuerung der
Durchlaufmenge durch die Öffnung des Flachsitzes und einen Strahlumlenker
aufweist, der zwischen dem Kugelsitz und dem Flachsitz angeordnet
ist.
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Des
weiteren geht aus der
WO 98/48332 der Anmelderin
ein als Closed-End Druckregler ausgebildetes Druckregelventil hervor,
mit einem Anschluss für eine Druckleitung, einem Anschluss
für eine Arbeitsdruckleitung und einem Anschluss für
eine Auslassleitung zum Umgebungsdruck und mit mindestens zwei Blendenstufen
mit definiertem oder definierbarem Strömungswiderstand,
wovon zwei Blendenstufen variabel und unter mechanischer bzw. hydraulischer Einwirkung
nach dem Prinzip der hydraulischen Halbbrücke gekoppelt
sind. Die beiden variablen Blendenstufen sind als Einlass- und Auslassblende
eines Regeldruckraums vorgesehen und weisen jeweils einen Verschlusskörper
auf, wobei der Verschlusskörper der Einlassblende als Kugel
oder Kalotte oder Kegelstumpf oder Zylinder und/oder der Verschlusskörper
der Auslassblende als Kugel oder Kalotte oder Kegelstumpf oder Zylinder
ausgebildet ist.
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Die
bekannten als Closed-End Druckregler ausgebildete Druckregelventile
müssen einerseits eine hohe Dynamik am Nachfolgeschieber
ermöglichen, wobei andererseits die Leckage möglichst
gering sein soll.
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Die
Umschaltung vom Zulaufsitz auf den Tanksitz erfolgt sehr schlagartig,
sodass der Leckagevolumenstrom des Druckreglers schlagartig zunimmt,
ohne dass eine wesentliche Drucksteigerung erzielt wird. Dies ist
notwendig, um die Störeinflüsse im Reduzierdruck
möglichst vom Arbeitsdruck fernzuhalten, führt
jedoch zu dem Nachteil, dass im niedrigen Druckbereich des Druckreglers
ein hoher Leckageölvolumenstrom entsteht, während
gleichzeitig in diesem Druckbereich, beispielsweise zur Kupplungsbefüllung,
ein hoher Volumenstrombedarf des Getriebes besteht.
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Die
geometrische Ausgestaltung des durch eine Stößelstange
betätigten Kugelsitzes legt dabei im Wesentlichen die maximale
Leckage bzw. den maximalen Volumenstrom des Druckreglers fest, wobei
nach dem Stand der Technik der Querschnitt der Zulaufkante durch
die eine axial betrachtet gleich bleibende zylindrische Geometrie
aufweisende Stößelstange reduziert wird.
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Wenn
eine hohe Druck- und Volumenstromanforderung erfolgt, dann wird
die Stößelstange des Druckreglers bis zum vollständigen
Verschließen der Tankkante verschoben, wobei in dieser
Situation der maximale Volumenstrom benötigt wird, um den Nachfolgeschieber
in seine Regelposition zu bringen. Bei Erreichen der Regelposition
besteht keine oder nur eine geringe Volumen stromanforderung an den Druckregler
bezüglich des Arbeitsdrucks, sodass der Zulaufvolumenstrom
an der Zulaufsteuerkante reduziert werden kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein als
Closed-End Druckregler ausgebildetes Druckregelventil anzugeben,
bei dem niedrigem Solldruck der Querschnitt reduziert wird, um den
Zulaufvolumenstrom zu reduzieren und bei hohem Solldruck der Gesamtquerschnitt
der Zulaufkante zur Verfügung steht, um einerseits hohen
Volumenstromanforderungen des Nachfolgeschiebers gerecht zu werden
und andererseits eine hohe Leckage im Arbeitsdruck kompensieren
zu können.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist daher die Stößelstange
an ihrem dem Kugelsitz zugewandten Ende derart ausgebildet, dass
der Öffnungsquerschnitt der Zulaufkante in Abhängigkeit
von der axialen Position der Stößelstange veränderbar
ist, derart, dass bei niedrigem Solldruck der Querschnitt reduziert
wird, um den Zulaufvolumenstrom zu reduzieren, wobei bei hohem Solldruck der
Gesamtquerschnitt der Zulaufkante zur Verfügung steht,
um einerseits hohen Volumenstromanforderungen des Nachfolgeschiebers
gerecht zu werden und andererseits eine hohe Leckage im Arbeitsdruck
kompensieren zu können.
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Vorzugsweise
weist die Stößelstange im Bereich an ihrem dem
Kugelsitz zugewandten Ende eine geometrische Aufweitung auf, die
in einer positionsabhängigen Querschnittsverengung resultiert, wobei
durch die axiale Position und Kontur der geometrischen Aufweitung
das Druck/Strom/Durchflussverhalten des Druckreglers bestimmt wird.
Hierbei kann die geometrische Aufweitung die Form eines sich in
Richtung auf den Kugelsitz verjüngenden Kegelstumpfs aufweisen
oder eine zylindrische, konkave oder konvexe Form aufweisen; ebenfalls
möglich ist eine Doppelkegelform. Hierbei wird die geometrische
Aufweitung nicht zum Schließen der Zulaufsteuerkante verwendet;
die vorhandene Geometrie des als Kugelausgebildeten Verschlusskörpers
bleibt unverändert.
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Durch
diese Ausgestaltung der Stößelstange kann der Übergang
der Zulaufsteuerkante auf die Tanksteuerkante, der ohne die geometrische
Aufweitung schlagartig erfolgt, weicher gestaltet werden, wodurch
ein Anlaufsprung in der Druckreglerkennlinie vermieden wird. Des
weiteren kann dadurch bei einer geringen Volumenstromanforderung
eine laminare Strömung in eine turbulente Strömung
umgewandelt werden, was bei niedrigen Temperaturen den Durchfluss
des Öls erleichtert.
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Alternativ
oder zusätzlich zur erfindungsgemäßen
Ausgestaltung der Stößelstange kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass der Kugelsitz derart ausgeführt ist, dass dessen
Durchmesser an der der Kugel zugewandten Seite kleiner ist, als
dessen Durchmesser an der der Kugel abgewandten Seite. Durch die
angespitzte Form des Kugelsitzes wird der Effekt erzielt, dass eine
laminare Strömung in eine turbulente Strömung
umgewandelt wird, was bei niedrigen Temperaturen den Durchfluss
des Öls erleichtert.
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In
der derzeitigen Ausführung der als Closed-End Druckregler
ausgebildeten Druckregelventile besteht das Problem, dass bei niedrigen Öltemperaturen
der Zulaufvolumenstrom aufgrund des viskosen Verhaltens des Öls
stark vermindert wird, was in nachteiliger Weise zu einer Reduzierung
der Ventildynamik, insbesondere der vorgesteuerten Kupplungsventile,
führt. Hierbei erweist sich eine Kompensation dieses Effektes
durch eine größere Zulaufgeometrie als nachteilbehaftet,
da bei hohen Temperaturen der Leckagevolumenstrom stark erhöht
wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein als Closed-End Druckregler
ausgebildetes Druckregelventil vorgeschlagen, bei dem der Querschnitt
der Zulaufsteuerkante (d. h. des Ventil- bzw. Kugelsitzes) temperaturabhängig
veränderbar ist, derart, dass bei niedrigen Öltemperaturen
der Querschnitt möglichst weit geöffnet wird,
um einen großen Volumenstrom zu den Nachfolgeschiebern
zu ermöglichen, wobei bei hohen Öltemperaturen
der Querschnitt der Zulaufsteuerkante soweit reduziert wird, dass
einerseits eine hohe Ventildynamik des Nachfolgesystems erreicht
wird und andererseits der Leckageölstrom nicht signifikant
erhöht wird.
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Im
Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kugelsitz aus einem Material
ausgeführt ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient
wesentlich größer ist, als der Wärmeausdehnungskoeffizient
der Stößelstange und welches dadurch mit steigender Temperatur
eine überproportional stärker wachsende geometrische
Ausdehnung gegenüber dem Material der Stößelstange
aufweist. Dadurch wird erreicht, dass der Querschnitt der Zulaufsteuerkante
mit steigender Temperatur eine immer kleinere Querschnittsfläche
aufweist.
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Die
Querschnittsreduzierung ist bei einem Kreisquerschnitt proportional
zum Quadrat der Temperatur, da der Durchmesser des Kreisquerschnitts
linear mit der Temperatur reduziert wird und die Fläche des
Kreisquerschnitts und damit der Durchfluss durch den Querschnitt
in einem quadratischen Zusammenhang zum Querschnittsdurchmesser
stehen.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kugelsitz
durch eine ringförmige Scheibe gebildet, wobei am Außendurchmesser
der Scheibe ein gehäusefest angeordneter stabiler Stützring
vorgesehen ist, durch den die thermische Ausdehnung der ringförmigen
Scheibe radial betrachtet nach innen geleitet wird.
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Vorzugsweise
besteht der Stützring aus einem Material, welches in etwa
den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, die
das Material der Stößelstange, wodurch der Querschnitt
der Zulaufsteuerkante in vorteilhafter Weise aus der Materialwahl
für die den Kugelsitz bildende ringförmige Scheibe
bestimmbar ist.
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Gemäß der
Erfindung kann die den Kugelsitz bildende ringförmige Scheibe
aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, welches oberhalb des
Glasübergangspunktes ein nichtlineares Wärmedehnungsverhalten
aufweist. Auf diese Weise kann beispielsweise durch Verwendung eines
Polyphenylensulfid Kunststoffes (PPS – Kunststoff) eine überproportionale
Reduzierung des Querschnitts der Zulaufsteuerkante oberhalb des
Glasübergangspunktes des Kunststoffes erreicht werden;
ein typischer Wert liegt bei ca. 80°C.
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Alternativ
zu einem einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisenden Material für den Kugelsitz kann gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung für den
Kugelsitz ein Werkstoff verwendet werden, welcher einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist, wie beispielsweise ein GFK – Werkstoff (glasfaserverstärkter
Kunststoff). Durch eine den Kugelsitz bildende ringförmige
Scheibe aus einem derartigen Material, die ohne einen Stützring
eingebaut wird, wird der Querschnitt der Zulaufsteuerkante bei steigender Temperatur
verkleinert.
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Diese
Ausführungsform weist zudem den Vorteil auf, dass die den
Kugelsitz bildende ringförmige Scheibe als Einlegeteil
nachträglich in der Druckreglernase montiert bzw. eingeclipst
werden kann, was eine deutliche Vereinfachung des Fertigungsprozesses
ermöglicht.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren
beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1:
Eine schematische Schnittansicht eines als Closed-End Druckregler
ausgebildeten Druckregelventils nach dem Stand der Technik;
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2:
Eine schematische Schnittansicht eines Teiles eines als Closed-End
Druckregler ausgebildeten Druckregelventils gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3:
Eine schematische Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausgestaltung eines als Closed-End Druckregler ausgebildeten Druckregelventils;
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4:
Ein Diagramm enthaltend die Druck-Volumenstromkennlinie eines Druckregelventils
nach dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5:
Eine schematische Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausgestaltung eines als Closed-End Druckregler ausgebildeten Druckregelventils;
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6:
Ein Diagramm zur Veranschaulichung der Öffnungscharakteristik
der Steuerkanten des in 5 gezeigten Ventils; und
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7:
Ein Diagramm zur Veranschaulichung der Stößelposition
in Abhängigkeit des Druckreglerstroms und der Druckreglerkraft
bei einem gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach 5 ausgeführten Ventil.
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In 1 ist
ein aus dem Stand der Technik bekanntes als Closed-End Druckregler
ausgebildetes Druckregelventil in druckloser Stellung (Zulaufsteuerkante
ist geschlossen) schematisch dargestellt. Derartige Proportional-Druckregelventile
sind dem Fachmann gut bekannt, sodass im Folgenden nur die für
das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile beschrieben
werden.
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Das
als Druckvorsteuerventil dienende Druckbegrenzungsventil 1 weist
einen Elektromagneten 2 auf, der in herkömmlicher
Weise einen Magnetkern, eine Magnetspule 3 und einen gegen
die Kraft einer Feder nach links verschiebbaren Magnetanker 4 aufweist,
sowie eine vom Magnetanker 4 verschiebbaren Ankerstange 5 für
ein Schließteil 6, das auf einem vorzugsweise
als Flachsitz 7 ausgeführten ersten Ventilsitz
zum Anschlag kommen kann und dabei eine im Flachsitz 7 eingearbeitete
durchgehende Öffnung 8 verschließen kann.
Des weiteren ist eine Stößelstange 9 vorgesehen,
die mit der Ankerstange 5 verbunden ist oder mit der Ankerstange 5 einstückig
ausgeführt sein kann, welche einen als Kugel ausgeführten
Verschlusskörper 10 aus einem als Kugelsitz 11 ausgeführten
zweiten Ventilsitz herausschieben kann. Die Zulaufsteuerkante ist
mit 12 und die Tankkante ist mit 13 bezeichnet,
wobei mit 19 ein Strahlumlenker bezeichnet ist.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ventil erfolgt die Umschaltung vom
Zulaufsitz auf den Tanksitz schlagartig, sodass der Leckagevolumenstrom
des Druckreglers ebenfalls schlagartig zunimmt, ohne dass eine wesentliche
Drucksteigerung erzielt wird. Dies führt zu dem Nachteil,
dass im niedrigen Druckbereich des Druckreglers ein hoher Leckageölvolumenstrom
entsteht, während gleichzeitig in diesem Druckbereich,
beispielsweise zur Kupplungsbefüllung, ein hoher Volumenstrombedarf
des Getriebes besteht.
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Bei
dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Stößelstange 9 an
ihrem dem Kugelsitz 11 zugewandten Ende derart ausgebildet,
dass der Öffnungs querschnitt der Zulaufsteuerkante 12 in
Abhängigkeit von der axialen Position der Stößelstange 9 veränderbar
ist, derart, dass bei niedrigem Solldruck der Querschnitt reduziert
wird, um den Zulaufvolumenstrom zu reduzieren und bei hohem Solldruck der
Gesamtquerschnitt der Zulaufkante 12 zur Verfügung
steht, um einerseits hohen Volumenstromanforderungen des Nachfolgeschiebers
gerecht zu werden und andererseits eine hohe Leckage im Arbeitsdruck
kompensieren zu können.
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Wie
aus 2 zu entnehmen, weist die Stößelstange 9 zu
diesem Zweck an ihrem dem Kugelsitz 11 zugewandten Ende
eine geometrische Aufweitung 18 auf, welche die Form eines
sich in Richtung auf den Kugelsitz 11 bzw. auf den Elektromagneten 2 verjüngenden
Kegelstumpfs aufweist. Dadurch wird niedrigem Solldruck der Querschnitt
reduziert, um den Zulaufvolumenstrom zu reduzieren, wobei bei hohem
Solldruck der Gesamtquerschnitt der Zulaufkante zur Verfügung
steht, um einerseits hohen Volumenstromanforderungen des Nachfolgeschiebers
gerecht zu werden und andererseits eine hohe Leckage im Arbeitsdruck
kompensieren zu können.
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Zudem
ist bei dem gezeigten Beispiel der Kugelsitz 11 derart
ausgeführt, dass dessen Durchmesser an der der Kugel 10 zugewandten
Seite kleiner ist, als dessen Durchmesser an der der Kugel 10 abgewandten
Seite; d. h. der Querschnitt der Zulaufsteuerkante 12 vergrößert
sich axial betrachtet in Richtung auf das Magnetteil 2 des
Ventils 1. Durch die angespitzte Form des Kugelsitzes wird
der Effekt erzielt, dass eine laminare Strömung in eine
turbulente Strömung umgewandelt wird, was bei niedrigen Temperaturen
den Durchfluss des Öls in vorteilhafter Weise erleichtert.
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Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
Kugelsitz 11 aus einem Material hergestellt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient
wesentlich größer ist, als der Wärmeausdehnungskoeffizient
der Stößelstange 9 und welches dadurch
mit steigender Temperatur eine überproportional stärker wachsende
geometrische Ausdehnung gegenüber dem Material der Stößelstange
aufweist. Durch die erfindungsgemäße Konzeption
wird erreicht, dass der Querschnitt der Zulaufsteuerkante 12 mit
steigender Temperatur eine immer kleinere Querschnittsfläche
aufweist.
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Gemäß 2 ist
der Kugelsitz 11 durch eine ringförmige Scheibe 14 gebildet,
wobei um den Außendurchmesser der Scheibe ein gehäusefest
angeordneter stabiler Stützring 15 vorgesehen
ist, durch den die thermische Ausdehnung der ringförmigen Scheibe 14 radial
betrachtet nach innen geleitet wird. In vorteilhafter Weise besteht
der Stützring 15 aus einem Material, welches den
gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, die das
Material der Stößelstange 9, wodurch
der Querschnitt der Zulaufsteuerkante 12 alleine aus der
Materialwahl für die den Kugelsitz 11 bildende
ringförmige Scheibe 14 bestimmbar ist. In der
Figur ist mit 16 ein Bereich bezeichnet, welcher der zusätzlichen
Ausdehnung der Scheibe 14 bei einer hohen Temperatur nach
innen und somit der Reduzierung des Querschnitts der Zulaufsteuerkante 12 entspricht;
der schraffiert dargestellte Bereich 17 entspricht der
Ausdehnung der Scheibe 14 bei einer niedrigen Temperatur.
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Gegenstand
der 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Ventils
bei maximalem Druck (Tankkante 13 geschlossen, Zulaufsteuerkante 12 vollständig
geöffnet), bei dem der Kugelsitz 11 nach dem Stand
der Technik hergestellt ist, wobei die Stößelstange 9 an
ihrem dem Kugelsitz 11 zugewandten Ende entsprechend der
Ausführungsform nach 2 ausgeführt
ist. Hierbei wird aufgrund der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung der Stößelstange 9 der
volle Öffnungsquerschnitt erreicht, wenn die Tankkante 13 vollständig
verschlossen ist.
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In 4 sind
beispielhafte Druck-Volumenstromkennlinien eines Druckregelventils
nach dem Stand der Technik und eines gemäß dem
Ausführungsbeispiel nach 3 ausgeführten
Druckregelventils. Hierbei stellt Kurve A den Volumenstrom in Abhängigkeit
des Druckreglerstroms für ein gemäß dem
Beispiel nach 1 ausgeführtes Ventil
mit konstanter Zulaufgeometrie dar, wobei Kurve B den Volumenstrom
in Abhängigkeit des Druckreglerstroms für ein
gemäß dem Beispiel nach 3 ausgeführtes Ventil
mit variabler Zulaufgeometrie darstellt. Des weiteren stellt Kurve
C die Druck-Volumenstromkennlinie eines herkömmlichen Druckregelventils ohne
CE-Funktion, bei dem bei minimaler Druckanforderung eine maximale
Leckage zwischen der Zulaufkante und der Tankkante entsteht; der
Arbeitsdruck der Ventile in Abhängigkeit des Druckreglerstroms
ist durch die Kurve D wiedergegeben.
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Wie
aus 4 ersichtlich, wird bei minimaler Druckanforderung
die Leckage eines gemäß der Erfindung mit einer
geometrischen Aufweitung 18 an der Stößelstange 9 versehenen
Ventils im Vergleich zu einem herkömmlichen als Closed-End
Druckregler ausgebildeten Ventil signifikant reduziert, wobei in der
Figur der Differenzbetrag mit ΔL bezeichnet ist; ein herkömmliche
Druckregelventil ohne CE-Funktion weist zum Vergleich eine maximale
Leckage auf.
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Des
weiteren kann 4 entnommen werden, dass bei
einem mit einer geometrischen Aufweitung 18 an der Stößelstange 9 versehenen
Ventil der Übergang von der Zulaufsteuerkante auf die Tankkante
im Vergleich zu einem herkömmlichen als Closed-End Druckregler
ausgebildeten Ventil in vorteilhafter Weise weicher gestaltet werden
kann.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Ventils dargestellt, bei der zusätzlich zur Ausführung
der Stößelstange 9 mit einer geometrischen
Aufweitung 18 der Kugelsitz 11 derart ausgeführt
ist, dass dessen Durchmesser an der der Kugel 10 zugewandten
Seite kleiner ist, als dessen Durchmesser an der der Kugel 10 abgewandten
Seite; d. h. der Querschnitt der Zulaufsteuerkante 12 vergrößert
sich axial betrachtet in Richtung auf das Magnetteil 2 des
Ventils 1.
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6 ist
die Öffnungscharakteristik der Steuerkanten des in 5 gezeigten
Ventils zu entnehmen. Hierbei ist die Tanköffnungsfläche
als Funktion der Position der Stößelstange 9 durch
Kurve E wiedergegeben, während Kurve F die zur Verfügung stehende
Querschnittsfläche der Zulaufsteuerkante für das
in 5 dargestellte Ventil darstellt. Zum Vergleich
ist die zur Verfügung stehende Querschnittsfläche
der Zulaufsteuerkante eines herkömmlichen als Closed-End
Druckregler ausgeführten Ventils durch Kurve G wiedergegeben.
In der Nullstellung ist die Tankskante vollständig geschlossen
und die Zulaufsteuerkante vollständig geöffnet.
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Die
Position der Stößelstange 9 in Abhängigkeit
des Druckreglerstroms und der Druckreglerkraft Fm bei einem herkömmlichen
als Closed-End Druckregler ausgeführten Ventil und bei
einem Ventil gemäß 5 ist Gegenstand
der 7. Die Position der Stößelstange
ergibt sich aus der Sollkraft, die Proportional zum Druck ist und
dem Summenvolumenstrom (der Arbeitsdruck ist konstant, wenn der Zulaufvolumenstrom
gleich der Summe aus Tankvolumenstrom und Arbeitsvolumenstrom ist).
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Hierbei
sind die Linien H Kraftlinien bei konstantem Strom. In 7 stellt
Kurve I die Position der Stößelstange bei einem
Ventil gemäß 5, wobei Kurve
J die Position der Stößelstange bei einem herkömmlichen
als Closed-End Druckregler ausgeführten Ventil wiedergibt.
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Selbstverständlich
fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede
räumliche Anordnung der Bauteile des erfindungsgemäßen
Druckregelventils an sich sowie zueinander und soweit technisch
sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche,
ohne die Funktion des Druckregelventils, wie sie in den Ansprüchen
angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht
explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.
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- 1
- Druckregelventil
- 2
- Elektromagnet
- 3
- Magnetspule
- 4
- Magnetanker
- 5
- Ankerstange
- 6
- Schließteil
- 7
- Ventilsitz
- 8
- Öffnung
- 9
- Stößelstange
- 10
- Verschlusskörper
- 11
- Kugelsitz
- 12
- Zulaufsteuerkante
- 13
- Tankkante
- 14
- ringförmige
Scheibe
- 15
- Stützring
- 16
- zusätzliche
Ausdehnung der Scheibe 14
- 17
- Ausdehnung
der Scheibe 14 bei einer niedrigen Temperatur
- 18
- geometrische
Aufweitung
- 19
- Strahlumlenker
- A
- Volumenstrom
in Abhängigkeit des Druckreglerstroms für ein
Ventil nach dem Stand der Technik
- B
- Volumenstrom
in Abhängigkeit des Druckreglerstroms für ein
erfindungsgemäß ausgebildetes Ventil
- C
- Druck-Volumenstromkennlinie
eines herkömmlichen Druckregelventils ohne CE-Funktion
- D
- Arbeitsdruck
des Ventils in Abhängigkeit des Druckreglerstroms
- E
- Tanköffnungsfläche
als Funktion der Position der Stößelstange 9
- F
- zur
Verfügung stehende Querschnittsfläche der Zulaufsteuerkante
als Funktion der Position der Stößelstange 9 bei
einem erfindungsgemäßen Ventil
- G
- zur
Verfügung stehende Querschnittsfläche der Zulaufsteuerkante
eines herkömmlichen als Closed-End Druckregler ausgeführten Ventils
- H
- Kraftlinien
bei konstantem Strom
- I
- Position
der Stößelstange bei einem erfindungsgemäßen
Ventil
- J
- Position
der Stößelstange bei einem herkömmlichen
als Closed-End Druckregler ausgeführten Ventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10342892
A1 [0008, 0008]
- - WO 98/48332 [0009]