DE19603799C2 - Drucksteuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine typische Ausführung aus dem Sand der Technik bekannten Drucksteuerventilen ist im Längsschnitt in Fig. 4 gezeigt.

Ferner zeigt die DE 40 02 755 C2 ein Drucksteuerventil mit federbetätigtem Steuerkolben.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist ein aus Aluminium bestehendes Gehäuse 1 eine darin ausgebildete Pumpenöffnung P und eine Bypaßöffnung zum Tank B sowie ferner eine Ventilkolbenbohrung 2 auf. Ein aus Aluminium bestehender Ventilkolben 3 ist schiebebeweglich in eine Ventilkolbenbohrung eingesetzt. Ein Verbinder 4 ist in einem Endabschnitt der Ventilkolbenbohrung 2 eingeführt, und ein im Verbinder 4 ausgebildetes Durchgangsloch 4a ist mit einer nicht gezeigten Leistungslenkvorrichtung verbunden. In der gezeigten Anordnung dient der Verbinder 4 somit als durch einen Verbinder 4 gebildete Betätigungsöffnung. Am anderen Ende der Ventilkolbenbohrung 2 wirken die Ventilkolben 3 und der Ventilkolbenbohrung 2 zusammen, um eine Druckkammer 5 zu bilden. Eine Druckfeder 6 ist in der Druckkammer 5 derart aufgenommen, daß ihre Federkraft auf den Ventilkolben 3 einwirkt.

Im Durchgangsloch 4a des Verbinders 4 ist ein Teil 7 eingesetzt, und eine an dem Ventilkolben 3 befestigte Stange 8 erstreckt sich durch ein Verbindungsloch 7a hindurch, das im Teil 7 ausgebildet ist. Das Verbindungsloch 7a und die Stange 8 wirken miteinander zusammen, um eine veränderbare Öffnung 9 zu bilden. In die Druckkammer 5 wird Drucköl auf der stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 9 durch einen Ölkanal 10, 11, 12 hindurch eingeführt, der von einer Druckerfassungsleitung 11, einer Leitung 10 und einem kleinen Loch 12 gebildet wird.

Ein Sicherheitsventil, das von einer Feder 13, einer Kugelhalterung 14, einer Stahlkugel 15 und einem Ventilsitz 16 aus Stahl besteht, ist in dem Ventilkolben 3 angeordnet.

Im Betrieb wird, wenn sich eine nicht gezeigte Pumpe zu drehen beginnt, Drucköl von der Pumpöffnung P zu der nicht gezeigten Leistungslenkvorrichtung hinter die variable Öffnung 9 durch das Durchgangsloch 4a hindurch geleitet.

In diesem Augenblick wird durch eine derartige Zirkulation des Drucköls eine Druckdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Seiten erzeugt, d. h., auf der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 9. Der Druck auf der stromaufwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 9 wirkt somit auf das in Fig. 9 rechts gelegene Ende des Ventilkolbens 3, während der Druck auf der stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 9 auf das in Fig. 4 links gelegene Ende des Ventilkolbens 3 durch den oben beschriebenen Ölkanal 10, 11, 12 hindurch wirkt. Anschließend erhöht sich, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Pumpe ansteigt, die Druckdifferenz auf den gegenüberliegenden Seiten der variablen Öffnung 9, und der Ventilkolben 3 wird durch die Druckdifferenz in Fig. 4 nach links bewegt. Da das Bewegungsmaß des Ventilkolbens 3 zunimmt, vergrößert sich auch die Öffnung, durch welche die Pumpenöffnung P und die Bypassöffnung zum Tank B miteinander verbunden ist, und infolgedessen erhöht sich der Betrag des Öldrucks, der von der Bypassöffnung zum Tank B entweicht, entsprechend.

Steigt jedoch der Ladedruck auf der Seite des Durchgangs­ lochs 4a in einem Fall wie beim Restschwingen eines Lenk­ elements an, wird auch der Druck auf der Seite der Druck­ kammer 5 durch einen derartigen Druckanstieg angehoben. Infolgedessen wird der Ventilkolben 3 in Fig. 4 nach rechts zurückbewegt, worauf die Öffnung des Verbindungswegs zwischen der Pumpenöffnung P und der Bypassöffnung zum Tank B verringert wird. Kurz ausgedrückt, führt der Ventilkolben 3 eine erforderliche Strömungsrate an Drucköl zur Seite der Lenkvorrichtung und gestattet es, daß eine übermäßig hohe Strömungsrate an Öldruck aus der Bypassöffnung zum Tank in Reaktion auf den Ladedruck auf der Seite der Lenkvorrichtung entweicht.

Wie oben beschrieben, ist das Sicherheitsventil in dem Ventilkolben 3 angeordnet. Öl, das zur Leistungslenk­ vorrichtung zu leiten ist, d. h. Drucköl in der Kammer 5, strömt durch ein kleines Durchgangsloch 16a des Ventilsitzes 16 hindurch, und der Druck des Drucköls wirkt auf die Stahlkugel 15, die auf einer Sitzfläche 16b des Ventilsitzes 16 aufsitzt.

Anschließend drückt das Drucköl, wenn die Last auf die Seite der Leistungslenkvorrichtung ansteigt, bis der oben erwähnte Druck höher wird als ein voreingestellter Sicherheitsdruckwert, auf die Stahlkugel 15, um diese zu öffnen, so daß es zur Bypassöffnung zum Tank B durch einen Kanal 3b in dem Ventilkolben 3 entweicht. Der Sicherheitsdruck wird durch die Federkraft der Feder 13 eingestellt.

Ferner fällt der Druck der Druckkammer 5 plötzlich ab, wenn das Sicherheitsventil geöffnet wird, so daß eine große Druckölströmung im Druckerfassungskanal 11 erzeugt wird. Infolgedessen wird der Ventilkolben 3 um einen großen Betrag nach links in Fig. 4 bewegt, und infolgedessen wird ermöglicht, daß das Drucköl mit einer größeren Menge zur Bypassöffnung zum Tank B entweicht, und es wird verhindert, daß der Druck des Öls, das zur Leistungslenkvorrichtung zu leiten ist, weiter erhöht wird.

Beim Drucksteuerventil der oben beschriebenen Ausführung sind das Gehäuse 1 und der Ventilkolben 3 aus Aluminium hergestellt, damit das Drucksteuerventil mit einem vergleichsweise geringen Gewicht gebildet werden kann. Die Stahlkugel 15 und der Ventilsitz 16 bestehen jedoch aus Stahl, was ein hartes Material ist, wodurch die Haltbarkeit erhöht wird.

Werden die Komponenten des Drucksteuerventils jedoch auf eine hohe Temperatur durch den Einfluß der Öltemperatur oder ähnliches erwärmt, wird, da sie unterschiedliche thermische Expansionskoeffizienten haben, der innere Durchmesser einer Aufnahmebohrung für den Ventilsitz 16 eines Sicherheitsventils 3a größer als der äußere Durchmesser des Ventilsitzes 16. Ist der Ventilsitz 16 lediglich mit Kraft in die Aufnahmebohrung für den Ventilsitz eines Sicherheitsventils 3a eingesetzt, kann daher, wenn die Temperatur stark ansteigt, der Ventilsitz 16 verschoben werden oder sich in einem extremen Fall von der Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventils lösen.

Wird der Ventilsitz 16 verschoben, wird auch der Sicherheitsdruck verändert, da die eingestellte Länge der Feder 13 durch eine derartige Verschiebung verändert wird.

Es ist daher übliche Praxis, der Ventilsitz 16 mit einer Verschraubung in dem Ventilkolben 3 einzusetzen und dort festzulegen.

Da der aus Stahl bestehende Ventilsitz in der Form einer Verschraubung in den Ventilkolben eingeführt und dort festgelegt ist, wie oben beschrieben, hat der Ventilsitz des Drucksteuerventils gemäß der oben beschriebenen Ausführung jedoch in Abhängigkeit der Endbefestigungsposition einen Einfluß auf das Verformungsmaß der Feder 13 und infolgedessen einen Einfluß auf den Voreinstelldruck des Sicherheitsventils.

Ein möglicher Gedanke könnte sein, ein Einstellteil, wie beispielsweise eine Scheibe, zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkolben anzuordnen. Wird ein derartiges Zwischen-Einstellteil verwendet, gibt es jedoch ein weiteres Problem dahingehend, daß für eine derartige Einstellung tatsächlich viel Zeit erforderlich und auch die Automatisierung einer Produktionslinie schwierig ist.

Ferner ist für den Ventilsitz erforderlich, daß ein Schraubengewinde geschnitten wird. Infolgedessen gibt es das weitere Problem, daß hohe Arbeitskosten erforderlich sind und der Ventilsitz nicht durch einen kostengünstigen Vorgang, wie beispielsweise Sintern, produziert werden kann und daher hohe Teilekosten erfordert.

Die Aufgabe des Anmeldungsgegenstands besteht darin, eine kostengünstige Lösung zur Vermeidung der Verschiebung des Ventilsitzes des Sicherheitsventils im Kolben des Drucksteuerventils zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erzielt, daß die Befestigung des Ventilsitzes des Sicherheitsventils am Ventilkolben durch eine Stahlhülse erfolgt, die im oder am Ventilkolben verstemmt wird.

Die Lösung der Aufgabe kann entweder dadurch erfüllt werden, daß die Stahlhülse im Ventilkolben verstemmt wird, oder daß sie am Ventilkolben verstemmt wird.

Dadurch, daß die Stahlhülse denselben thermischen Expansionskoeffizienten wie der Ventilsitz hat, wird dieser bei Temperaturschwankungen festgehalten.

Hierbei kann der Ventilsitz durch einen kostengünstigen Vorgang wie beispielsweise Sintern produziert werden und erfordert daher niedrige Teilekosten. Außerdem ist wegen des Wegfalls der Verschraubung eine automatische Montage möglich.

Die obigen und weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Teile oder Elemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in diesen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Drucksteuerventils einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Teilschnitt des Drucksteuerventils von Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt eines weiteren Druck­ steuerventils einer zweiten bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung, und

Fig. 4 einen Längsschnitt eines üblichen Druck­ steuerventils.

Aus den Fig. 1 und 2 ist zunächst ein Drucksteuer­ ventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Das gezeigte Drucksteuerventil ist eine Verbesserung zum üblichen Drucksteuerventil, das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wurde, und weist einige gemeinsame Komponenten mit diesem auf. Insbesondere weist das Drucksteuerventil ein Gehäuse 1 und ein Ventilkolben 3 auf, die beide aus Aluminium in ähnlicher Weise wie beim üblichen Drucksteuerventil hergestellt sind. Der Ventilkolben 3 weist eine Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventilsauf, das an einem Endabschnitt in der Nähe einer Druckkammer 5 ausgebildet ist, und hat einen gestuften Abschnitt 21, der an einem inneren Ende der Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventils ausgebildet ist. Eine Hülse 18 aus Stahl ist mit Festsitz in die Position des gestuften Abschnitts 21 im Aufnahmebohrung für den Ventilsitz eines Sicherheitsventils 3a eingesetzt.

Eine Feder 13, ein Kugelstützteil 14 und eine Stahlkugel 15 sind in den Ventilkolben 3 eingesetzt, um ein Sicherheitsventil in ähnlicher Weise wie beim üblichen Drucksteuerventil zu bilden.

Ein Ventilsitz 16 aus Stahl ist mit Festsitz in die Hülse 18 derart eingesetzt, daß der Verformungsbetrag der Feder 13 in Abhängigkeit der Pressitzposition des Ventilsitzes 16 eingestellt ist.

Ein Filter 17 ist auf die Hülse 18 aufgesetzt. Ist das Filter 17 in dieser Weise aufgesetzt, wird ein verstemmter (caulking) Abschnitt 19 an einem Endabschnitt des Ventilkolbens 3 um die Aufnahmebohrung für den Ventilsitz des Sicherheitsventils 3a herum gelassen, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Anschließend wird das Ende des verstemmten Abschnitts 19 unter Kraftaufwendung nach innen gebogen, um den Verstemmabschnitt 19 zu verstemmen, um zu verhindern, daß die Hülse 18 aus dem Ventilkolben 3 herauskommt.

Ferner ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein weggeschnittener Abschnitt 20 an einem Stegabschnitt 22 der Hülse 18 ausgebildet. Wird der Ventilsitz 16 mit Festsitz in den Ventilkolben 3 eingesetzt, wird normalerweise eine übermäßige Dicke des Aluminiums, welches ein weiches Material darstellt, auf dem Ventilkolben 3 erzeugt. Mit dem oben beschriebenen Drucksteuerventil kann eine derartige übermäßige Dicke jedoch in den weggeschnittenen Abschnitt 20 entweichen und demgemäß eine anderweitige mögliche Verformung der Gleitfläche des Ventilkolbens 3 verhindert werden.

Da die Hülse 18 beim erfindungsgemäßen Drucksteuerventil durch den verstemmten Endabschnitt des Ventilkolbens 3 gehalten wird, wird sie auch dann nicht in axialer Richtung bewegt oder gelangt nicht aus der Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventils 3a heraus, wenn die Komponenten auf eine hohe Temperatur durch einen Temperaturanstieg des Öls erwärmt werden, um den Druckeinsetzbereich zwischen der Hülse 18 und dem Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventils zu verringern.

Das den Ventilsitz 16 mit Festsitz in die Hülse 18 eingesetzt ist, die in gleicher Weise aus Stahl herge­ stellt ist, wird der Krafteinsetzbereich ferner zwischen ihnen auch dann nicht verringert, wenn ihre Temperaturen ansteigen. Demgemäß gelangt der Ventilsitz 16 nicht aus der Hülse 18 heraus noch wird sie aus ihrer Position verschoben.

Da die Position des Ventilsitzes 16 genau auch dann aufrecht erhalten werden kann, wenn es mit Festsitz eingesetzt ist, braucht auf diese Weise der Ventilsitz 16 nicht bearbeitet werden, um herumlaufende Schraubengewinde auszubilden, um den Ventilsitz 16 in Position zu halten und das anderweitig mögliche Lösen des Ventilsitzes 16 zu verhindern.

Es ist zu beachten, daß die Hülse 18 im Vergleich zur gesamten Vorrichtung klein ist und den Gewichtsverringe­ rungseffekt durch Verwendung von Aluminium für die Vor­ richtung nicht verschlechtert.

In Fig. 3 ist ein Drucksteuerventil gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Drucksteuerventil dieser Ausführungsform ist eine Modifi­ kation zum Drucksteuerventil der vorstehenden Ausführungsform, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, und weist gemeinsame Komponenten zu diesem auf. Beim Drucksteuerventil der vorliegenden Ausführungsform wird eine Hülse 23 aus Stahl mit Festsitz auf einen äußeren Umfang eines Abschnitts eines Ventilkolbens 3 aufgesetzt, der einer Aufnahme­ bohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventils 3a entspricht, und ein Ventilsitz 16 wird mit Festsitz in das Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventils 3a eingesetzt. Anschließend wird ein Endabschnitt der Hülse 23 durch Verstemmen gebogen, um ein Filter 17 an den Ventilkolben 3 zu befestigen.

Beim Drucksteuerventil der zweiten Ausführungsform wird eine Expansion des Ventilkolbens 3 in einem Hochtemperaturzustand von der Hülse 23 beschränkt. Dementsprechend kann, obwohl der Ventilsitz 16 aus Stahl mit Festsitz in den Ventilkolben 3 eingesetzt ist, eine anderweitig mögliche Verschiebung oder ein Lösen des Ventilsitzes 16 verhindert werden. Demgemäß braucht der Ventilsitz 16 beim Drucksteuerventil der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls nicht bearbeitet werden, um daran Schraubengewinde auszubilden, im Unterschied zum üblichen Drucksteuerventil.

Bei den Drucksteuerventilen der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform kann die veränderliche Öffnung, die auf der Seite des Verbinders 4 vorgesehen ist, irgendeine Ausgestaltung haben. Ferner kann die veränderliche Öffnung durch eine feststehende Öffnung ersetzt werden.

Während das Sicherheitsventil die Stahlkugel 15 als Schließelement des Sicherheitsventils verwendet, kann es ferner durch ein Sicherheitsventil des üblichen Schließelements 15 der Sicherheitsventilsart (poppet type) ersetzt werden. Wird ein Sicherheitsventil der Schließelemente 15 der Sicherheitsventilsart verwendet, kann das Kugelstützteil 14 natürlich weggelassen werden.

Da die Hülse 18, die aus Stahl besteht und mit Festsitz in das Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 des Sicherheitsventils eingesetzt ist, durch den verstemmten Endabschnitt des Ventilkolbens 3 gehalten wird, wird ferner beim Drucksteuerventil der ersten Ausführungsform die Verschiebung der Hülse in ihrer axialen Richtung auf ihren minimalen Betrag beschränkt, obwohl Aluminium und Stahl unterschiedliche thermische Expansionskoeffizienten haben. Wird die axiale Verschiebung der Hülse auf ihren minimalen Wert beschränkt, kann auch ein Fehler des voreingestellten Werts des Sicherheitsventils auf seinen minimalen Wert beschränkt werden. Da die Hülse 18 und der Ventilsitz 16 aus dem gleichen Stahlmaterial bestehen, haben sie darüber hinaus einen gleichen thermischen Expansionskoeffizienten. Auch wenn sie auf eine hohe Temperatur erwärmt werden, wird demgemäß der Kraftein­ satzbereich des Ventilsitzes 16 beibehalten, und der Ventilsitz 16 löst sich infolgedessen nicht.

Da die örtliche übermäßige Dicke, die erzeugt wird, wenn die Hülse 18 und der Ventilsitz mit Festsitz in den Ventilkolben 3 eingesetzt werden, in den weggeschnittenen Abschnitt 20 entweichen kann, der am Stegabschnitt 22 des Ventilkolbens 3 ausgebildet ist, kann ferner die Verformung der Gleitfläche des Ventilkolbens 3 durch die übermäßige Dicke verhindert werden.

Andererseits kann beim Drucksteuerventil der zweiten Aus­ führungsform die thermische Expansion des Hülsenabschnitts, da die Hülse 23 aus Stahl auf den äußeren Umfang des Abschnitts des Ventilkolbens 3 aufgesetzt ist, der der Aufnahmebohrung 3a für den Ventilsitz 16 eines Sicherheitsventils entspricht, auf einen Wert gedrückt werden, der im wesentlichen gleich zu demjenigen der thermischen Expansion von Stahl ist. Demgemäß ist am Abschnitt, der von der Hülse gehalten wird, die Expansion im wesentlichen gleich zu derjenigen von Stahl. Infolgedessen wird der Krafteinsetzbereich zwischen der Aufnahmebohrung für den Ventilsitz eines Sicherheitsventils 3a und dem Ventilsitz 16 im wesentlichen beibehalten und demgemäß der Ventilsitz 16 nicht verschoben oder löst sich nicht von der Aufnahmebohrung für den Ventilsitz 16 eines Sicherheitsventils.

Claims (1)

1. Drucksteuerventil umfassend:
ein Gehäuse (1), das aus Aluminium besteht und eine Pumpenöffnung (P), eine durch einen Verbinder (4) gebildete Betätigungsöffnung und eine Bypaßöffnung (B) zum Tank aufweist, die darin ausgebildet sind, wobei das Gehäuse (1) ferner eine darin ausgebildete Ventilkolbenbohrung (2) aufweist,
ein aus Aluminium bestehender Ventilkolben (3), der verschiebbar in der Ventilkolbenbohrung (2) des Gehäuses (1) eingesetzt ist, eine Öffnung (9), die in einem Ölflußweg zwischen der Pumpenöffnung (P) und der durch einen Verbinder (4) gebildeten Betätigungsöffnung vorgesehen ist,
eine Druckkammer (5), die am Endabschnitt des Gehäuses (1) entfernt von der Öffnung (9) ausgebildet und von dem Ventilkolben (3) und der Ventilkobenbohrung (2) gebildet ist,
einen Ölkanal (10, 11, 12) zum Einführen von Drucköl auf der stromabwärts gelegenen Seite der Öffnung (9) in die Druckkammer (5),
eine Feder (6) zum Ausüben einer Federkraft auf den Ventilkolben (3), wobei der Ventilkolben (3) eine Aufnahmebohrung (3a) für den Ventilsitz (16) eines Sicherheitsventils aufweist, die am Endabschnitt benachbart zu Druckkammer (5) ausgebildet ist,
ein Ventilsatz (16), der aus Stahl besteht und in die Aufnahmebohrung (3a) für den Ventilsitz (16) des Sicherheitsventils eingesetzt ist, mit einem Schließelement (15) des Sicherheitsventils, das aus Stahl besteht und federnd gegen einen Sitzabschnitt des Ventilsitzes (16) gedrückt wird, wobei das Sicherheitsventil geöffnet wird, wenn der Druck in der Druckkammer (5) und auf der stromabwärtsgelegenen Seite der Öffnung (9) höher wird als ein vorbestimmter Druck, um Drucköl teilweise zur Bypaßöffnung (B) zum Tank entweichen zu lassen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Ventilsitzes (16) des Sicherheitsventils am Ventilkolben (3) durch eine Stahlhülse (18) erfolgt, die im oder am Ventilkolben (3) verstemmt wird.