DE19906250A1

DE19906250A1 - Regelventil

Info

Publication number: DE19906250A1
Application number: DE19906250A
Authority: DE
Inventors: Diogenes Perez-Cuadro
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-05-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelventil (2) mit drei Anschlüssen (38, 40, 42) zum Verbinden eines Verbrauchers mit einer Druckquelle und mit einem Druckmittelvorratsbehälter, bestehend aus einer Vorsteuerstufe (35) und einer Hauptstufe (39), mit der Vorsteuerstufe (35) als ein elektromagnetisch betätigbares Sitzventil (34) und der Hauptstufe (39) als ein Schieberventil (37), wobei der Schieber (36) durch eine mittels des Sitzventils (34) einstellbare Druckdifferenz ansteuerbar ist. Um das Regelverhalten noch weiter zu verbessern und insbesondere dessen Reproduzierbarkeit zu erhöhen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Ventilsitz (32) des Sitzventils (34) an dem Schieber (36) ausgebildet ist und daß das Sitzventil (34) in einer direkten Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem Druckmittelvorratsbehälter geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit drei Anschlüssen, zum Verbinden eines Verbrauchers mit einer Druckquelle bzw. mit einem Druckmittelvorratsbehälter, bestehend aus einer Vorsteuerstufe und einer Hauptstufe, mit der Vorsteuerstufe als ein elektromagnetisch betätigbares Sitzventil und der Hauptstufe als ein Schieberventil, wobei der Schieber durch eine mittels des Sitzventils einstellbare Druckdifferenz ansteuerbar ist.

Ein derartiges, elektromagnetisch ansteuerbares Regelventil ist z. B. aus der WO 92/05992 bekannt. Bei dem vorbekannten Regelventil sind der Verbraucher und der Druckmittelvorratsbehälter über das Sitzventil miteinander verbunden. Das bekannte Regelventil funktioniert zwar zufriedenstellend, weist jedoch ein nur befriedigendes Regelverhalten auf.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, ein Regelventil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß das Regelverhalten weiter verbessert wird und insbesondere dessen Reproduzierbarkeit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilsitz des Sitzventils an dem Schieber ausgebildet ist und daß das Sitzventil in einer direkten Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem Druckmittelvorratsbehälter geschaltet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform, bei der der Schieber in einem Gehäuse geführt ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem Druckmittelvorratsbehälter teilweise als eine Bohrung in dem Gehäuse ausgebildet ist. Dadurch wird eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Erfindungsgedankens erreicht.

In der Bohrung in dem Gehäuse kann eine Blende angeordnet sein, über die der an dem Sitzventil anliegende Druck reduziert wird. Durch Auswahl der Form der Blende liegt ein Teil des an dem Verbraucher anliegenden Drucks an der Blende an und das Sitzventil wird nur mit der entsprechenden Druckdifferenz beaufschlagt.

Die Verbindung zwischen der Druckquelle und dem Verbraucher ist mittels an dem Schieber ausgebildeten Steuerflächen beeinflußbar. Vorzugsweise können diese Steuerflächen eine im Schnitt dreieckige Form aufweisen. Dadurch wird eine sehr feine Druckdosierung erreicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens weist der Schieber eine Bohrung auf, die einen Teil der Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem Druckmittelvorratsbehälter bildet.

Mit Vorteil kann der Schließkörper des Sitzventils eine in der Bohrung geführte Verlängerung aufweisen. Durch diese Verlängerung wird der Ventilkörper axial fixiert und es wird eine Zentrierung des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz erreicht. Zudem wird das Sitzventil dadurch auch druckausgeglichener gestaltet.

Vorzugsweise kann ein das Sitzventil betätigender Elektromagnet als ein Proportionalmagnet ausgebildet sein. Durch diese Maßnahme kann der Ventilkörper des Sitzventils mit einer definierten Kraft bewegt werden.

Der Proportionalmagnet kann in vorteilhafter Weise durch einen Spule, einen Anker und eine Kontur im Gehäuse gebildet sein. Dies stellt eine einfache konstruktive Maßnahme zur Verbesserung der Regelgüte dar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen dem Schieber und dem Gehäuse eine Dichtung angeordnet sein. Dadurch kann die im Herstellungsprozeß erforderliche Präzision des Schiebers und des Gehäuses herabgesetzt werden, so daß eine kostengünstigere Herstellung dieser Bauteile ist möglich.

Die Dichtung zwischen Gehäuse und Schieber kann mit Vorteil als eine Teflondichtung ausgebildet sein, durch die die Reibung erheblich herabgesetzt wird. Durch diese Maßnahme wird eine Reduktion des Verschleisses erreicht, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird und das Gehäuse aus einem weniger abriebfesten und damit kostengünstigeren Material gefertigt werden kann.

Der an das Regelventil angeschlossene Verbraucher kann mindestens eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs sein. Die Druckquelle kann bei einer derartigen Verwendung der Erfindung z. B. eine Pumpe einer Kraftfahrzeugbremsanlage sein.

Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von drei Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittzeichnung einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Regelventils,

Fig. 2 eine Schnittzeichnung einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Regelventils und

Fig. 3 eine Schnittzeichnung einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Regelventils

Fig. 1 zeigt ein elektromagnetisch ansteuerbares Regelventil 2. Mit dem Bezugszeichen 6 ist eine in einem Gehäuse 4 angeordnete, elektromagnetische Stelleinrichtung bezeichnet. Diese weist einen Elektromagneten 7 mit einer Spule 8 auf, deren Anschlüsse 10 auf der Stirnseite 12 des Gehäuses 4 nach außen treten, sowie einen in einer Längsrichtung 14 des Regelventils 2 verschiebbaren Anker 16; In dem Anker 16 befindet sich eine axiale, zentrale, durchgehende Stufenbohrung 18. Der Bereich der Stufenbohrung 18 mit dem größeren Durchmesser wird von einer Feder 20 eingenommen, über die sich der Anker 16 gegenüber einem das Gehäuse 4 abschließenden Element 5 abstützt. In dem anderen Bereich der Bohrung 18 mit dem kleineren Durchmesser ist formschlüssig mit dem Anker 16 ein Stößel 22 eingesetzt. Der Stößel 22 ragt über einen Raum 24 in eine axiale, zentrale erste Bohrung 26 des Gehäuses 4. Der Stößel 22 weist an seinem einen Ende einen konusförmigen Ventilkörper 28 auf. Der Ventilkörper 28 bildet zusammen mit einem Ventilsitz 32 ein Sitzventil 34, das als Vorsteuerstufe 35 wirkt. Der Ventilsitz 32 wird durch das eine Ende eines Schiebers 36 gebildet. Zwischen Ventilsitz 32 und Anker 16 ist koaxial zum Stößel 22 eine zweite Feder 30 angeordnet. Der Schieber 36 ist verschiebbar in der Bohrung 26 angeordnet, deren Ende einen ersten Anschluß 38 des Regelventils 2 zu einem nicht bezeichneten Verbraucher zugeordnet ist. Ein zweiter Anschluß 40 zu einer ebenfalls nicht bezeichneten Druckquelle und ein dritter Anschluß 42 zu einem ebenso nicht bezeichneten Druckmittelvorratsbehälter sind einer zweiten Bohrung 44 und eine dritten Bohrung 46 zugeordnet, die beide an der Längsseite des Gehäuses 4 angeordnet sind, mit der Bohrung 26 verbunden sind und mit dieser einen rechten Winkel bilden. Der Schieber 36 weist in seinem dem Ventilkörper 28 zugewandten Bereich eine Bohrung 48 auf, über die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Ventilsitz 32 über eine Öffnung 52 und eine erste Aussparung 50 am Schieber 36 mit dem Druckmittelvorratsbehälter führt. Die Aussparung 50 ist derart ausgebildet, daß eine Verbindung zwischen der Bohrung 48 mit dem Druckmittelvorratsbehälter bei allen im Betrieb auftretenden Stellungen des Schiebers 36 in der Bohrung 26 gegeben ist. Der Schieber 36 ist durch eine Dichtung 19, die z. B. aus Teflon bestehen kann, gegenüber dem Gehäuse 4 abgedichtet. Über eine auf der dem Ventilsitz 32 abgewandten Seite des Schiebers 36 ausgebildete zweite Aussparung 54 sowie daran anschließende Steuerflächen 56 erfolgt eine hydraulische Verbindung zwischen dem der Druckquelle zugeordneten Anschluß 40 und dem dem Verbraucher zugeordneten Anschluß 38. Die Steuerflächen 56 weisen eine im Schnitt dreieckige Form auf und wirken zusammen mit einer im Gehäuse 4 ausgebildeten Steuerkante 58. Durch die dreieckige Form wird die Fläche, durch die Druckmittel fließen kann, in Abhängigkeit von der Stellung des Schiebers 36 verändert. Das dem Ventilsitz 32 gegenüberliegende Ende des Schiebers 36 wirkt mit einem im Gehäuse 4 befestigten Anschlag 49 zusammen, der die Endlage des Schiebers 36 definiert. Der Schieber 36 stützt sich dabei an dem Anschlag 38 ab. Durch die Anschlüsse 38 und 40, den Schieber 36, die Aussparung 54, die Steuerflächen 56 und die Steuerkante 58 wird somit ein Schieberventil 37 gebildet, das die Funktion einer Hauptstufe 39 erfüllt. Der dem Verbraucher zugeordnete Anschluß 38 ist über eine zweite Bohrung 60, die parallel zu der ersten Bohrung 26 in dem Gehäuse 4 verläuft, mit dem Raum 24 verbunden. In der Bohrung 60 befindet sich eine Blende 62, durch die der Druck des in den Raum 24 einströmenden Druckmittels herabgesetzt wird.

Das oben beschriebene Regelventil 2 funktioniert wie folgt:
Über den Anschluß 40 kann Druckmittel im unbestromten Zustand der Spule 8 von der Druckquelle über die an dem Schieber 36 angeordnete Aussparung 54, sowie die mit der Steuerkante 58 zusammenwirkenden Steuerflächen 56 zu dem Anschluß 38 strömen, an den beispielsweise ein erwähntes Radbremsenpaar angeschlossen sein kann.

Durch die von der Feder 30 aufgebrachte Kraft wird der Schieber 36 gegen den Anschlag 49 gedrückt, wodurch ein maximaler Durchfluß von Druckmittel zwischen den Steuerflächen 56 und der Steuerkante 58 möglich ist. Durch den an dem Anschluß 38 herrschenden Druck wird zwar eine Kraft entgegen der von der Feder 30 aufgebrachten Kraft auf den Schieber 36 ausgeübt, jedoch wirkt eine Gegenkraft auf die von dem Ventilsitz 32 gebildete Seite des Schiebers 36 durch die Verbindung des Anschlusses 38 mit der Bohrung 60, der Blende 62 und dem Raum 34. Diese Gegenkraft ist durch die Drosselwirkung der Blende 62 gegenüber der durch den Druck am Anschluß 38 hervorgerufenen Kraft reduziert. Zusätzlich wird durch den Druck in dem Raum 24 auch eine Kraft auf den Ventilkörper 28 ausgeübt, der dadurch zusätzlich zu der von der Feder 20 aufgebrachten Kraft auf den Ventilsitz 32 gedrückt wird. Der Schieber 36 befindet sich in einem Kräftegleichgewicht.

Wird die Spule 8 nun bestromt, so wird auf den Anker 16 eine Kraft ausgeübt. Durch die Wahl einer Kontur 78 des Gehäuses 4 kann eine definierte Proportionalität zwischen dem durch die Spule 8 fließenden Strom und der erzeugten Magnetkraft erreicht werden. Die von der Spule 8 erzeugte Kraft wirkt entgegen der von der Feder 20 aufgebrachten Kraft und bewegt den Anker 16. Dadurch wird der Ventilkörper 28 von dem Ventilsitz 32 abgehoben, das Sitzventil 34 wird also betätigt und Druckmittel kann von dem Verbraucher über die Bohrung 60, die Blende 62, den Raum 24, den Raum 48, die Öffnung 52, die Aussparung 50 und die Bohrung 46 zu dem Anschluß 42 zu dem Druckmittelvorratsbehälter abfließen. Dadurch wird der Druck, der aus der Richtung des Sitzventils 34 auf den Schieber 36 wirkt, herabgesetzt und es wirkt eine geringere Kraft, als es im geschlossenen Zustand des Sitzventils 34 der Fall ist. Durch den unverändert hohen Druck auf der dem Anschlag 49 zugewandten Seite des Schiebers 36, bewirkt die nun resultierende Kraftkomponente eine Bewegung des Schiebers 36 in die Richtung der Stelleinrichtung 6. Die im Querschnitt dreieckigen Steuerflächen 56 verschieben sich dadurch gegenüber der Steuerkante 58 und verringern den möglichen Durchfluß an Druckmittel. Dies führt zu einem Druckabbau bzw. Einstellen eines konstanten Druckes am Anschluß 38 und damit im Verbraucher. Der Schieber 36 bewegt sich nun soweit, bis das Sitzventil 34 wieder schließt, wodurch ein weiterer Druckabbau in den Druckmittelvorratsbehälter beendet wird. In dem nun eingestellten Gleichgewichtszustand ist der Druck in dem Raum 24 auch verringert und die dadurch auf den Schieber 36 wirkende Kraft ist ebenso reduziert. Der Schieber 36 befindet sich in einem Kräftegleichgewicht. Durch die Steuerung des Sitzventils 34 ist also eine Vorsteuerung der durch das Schieberventil 37 gebildeten Hauptstufe möglich. Durch Einstellen einer beliebigen, durch die Spule 8 erzeugten Magnetkraft wird der Druck an dem Verbraucher somit gesteuert.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Regelventils 2, bei der das Sitzventil 34 druckausgeglichen gestaltet ist. Die Bohrung 48 in dem Schieber 36 ist dabei verlängert. Der Ventilkörper 28 weist eine Verlängerung 70 auf, an deren Ende ein Bund 72 angebracht ist, dessen Aussendurchmesser gerade dem Innendurchmesser der Bohrung 48 entspricht. Durch die Führung des Bundes 72 wird eine Zentrierung des Ventilkörpers 28 auf dem Ventilsitz 32 erreicht. Zudem weist die Verlängerung 70 eine axiale Bohrung 74 auf, die sich in dem Ventilkörper 28 und dem Stößel 22 fortsetzt. Die Bohrung 74 ist mit einer Öffnung 76 verbunden, über die das Druckmittel von dem Raum 24 in die Bohrung 48 fließen kann. Durch diese Maßnahme wird am Sitzventil 34 ein Druckausgleich erreicht. Die von der Spule 8 erzeugte Magnetkraft kann daher kleiner gewählt werden, da diese nur eine geringere Gegenkraft zu überwinden hat. Die führt zu einer geringeren thermischen Belastung der Spule 8.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Schieber 36 weist dabei eine durchgehende, den Raum 24 und den Anschluß 38 verbindende Bohrung 48 auf. Damit wird eine direkte Verbindung mit dem Verbraucher ermöglicht und auch ein direktes Übermitteln des anliegenden Druckes. Über den Anschluß 38 wird der in der Bohrung 48 geführte Bund 72 mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird auf den Ventilkörper 28 eine entsprechende Kraft ausgeübt, die, wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, zu einer kleineren notwendigen Betätigungskraft führt.

Bezugszeichenliste

2

Regelventil

4

Gehäuse

5

Element

6

Stelleinrichtung

7

Elektromagnet

8

Spule

10

Anschluß

12

Stirnseite

14

Längsrichtung

16

Anker

18

Stufenbohrung

19

Dichtung

20

erste Feder

22

Stößel

24

Ringraum

26

erste Bohrung

28

Ventilkörper

30

zweite Feder

32

Ventilsitz

34

Sitzventil

35

Vorsteuerstufe

36

Schieber

37

Schieberventil

38

erster Anschluß

39

Hauptstufe

40

zweiter Anschluß

42

dritter Anschluß

44

zweite Bohrung

46

dritte Bohrung

47

Schieberende

48

Bohrung

49

Anschlag

50

erste Aussparung

52

Öffnung

54

zweite Aussparung

56

Steuerfläche

58

Steuerkante

60

zweite Bohrung

62

Blende

70

Verlängerung

72

Bund

74

Bohrung

76

Öffnung

78

Kontur

Claims

1. Regelventil (2) mit drei Anschlüssen (38, 40, 42), zum Verbinden eines Verbrauchers mit einer Druckquelle und mit einem Druckmittelvorratsbehälter, bestehend aus einer Vorsteuerstufe (35) und einer Hauptstufe (39), mit der Vorsteuerstufe (35) als ein elektromagnetisch betätigbares Sitzventil (34) und der Hauptstufe (39) als ein Schieberventil (37), wobei der Schieber (36) durch eine mittels des Sitzventils (34) einstellbare Druckdifferenz ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (32) des Sitzventils (34) an dem Schieber (36) ausgebildet ist und daß das Sitzventil (34) in einer direkten Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem Druckmittelvorratsbehälter geschaltet ist.

2. Regelventil (2) nach Anspruch 1, wobei der Schieber (36) in einem Gehäuse (4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung teilweise als eine Bohrung (60) in dem Gehäuse (4) ausgebildet ist.

3. Regelventil (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (60) eine Blende (62) angeordnet ist.

4. Regelventil (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung zwischen Druckquelle und Verbraucher mittels am Schieber (36) ausgebildeten Steuerflächen (56) beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (56) eine im Schnitt dreieckige Form aufweisen.

5. Regelventil (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (36) eine Bohrung (48) aufweist, die einen Teil der Verbindung zwischen Verbraucher und Druckmittelvorratsbehälter bildet.

6. Regelventil (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (28) des Sitzventils (34) eine in der Bohrung (48) geführte Verlängerung (70) aufweist.

7. Regelventil (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sitzventil (34) durch einen Elektromagneten (7) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (7) als ein Proportionalmagnet ausgebildet ist.

8. Regelventil (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalmagnet durch eine Spule (8), einen Anker (16) und eine Kontur (78) im Gehäuse (4) gebildet ist.

9. Regelventil (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schieber (36) und dem Gehäuse (4) eine Dichtung (19) angeordnet ist.

10. Regelventil (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (19) als eine Teflondichtung ausgebildet ist.

11. Regelventil (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher mindestens eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs ist.