DE19604007C2 - Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil gemäß dem Patentan­ spruch 1.

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Steuerventil ist im Längsschnitt in Fig. 5 gezeigt.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind in einem Ventilgehäuse ein Pumpenpfad P und ein Tankpfad B und ferner ein Kolben­ loch 2 ausgebildet. Ein Kolben 3 ist gleitbar im Kolbenloch 2 eingesetzt. Ein Anschlussstück 4 ist in einem Endab­ schnitt des Ventilgehäuses 1 eingesetzt, und eine im An­ schlussstück 4 ausgebildete Betätigungsvorrichtungsöffnung 4a, das Kolbenloch 2 und der Pumpenpfad P wirken zusammen, um einen Strömungsweg zu bilden, durch den Drucköl von ei­ ner nicht gezeigten Pumpe zu einer nicht gezeigten Leis­ tungslenkvorrichtung geleitet wird.

Am anderen Ende des Ventilgehäuses 1 wirken der Kolben 3 und das Kolbenloch 2 miteinander zusammen, um eine Druck­ kammer 5 zu bilden. Eine Druckfeder 6 ist in der Druckkam­ mer 5 derart aufgenommen, dass seine Federkraft auf den Kolben 3 einwirkt.

Ein Öffnungsteil 7 ist mit Festsitz in die Betätigungsvor­ richtungsöffnung 4a des Anschlussstücks 4 eingesetzt, und eine an einem Ende des Kolbens 3 festgelegte Stange 8 er­ streckt sich durch ein zentrales Loch 7c hindurch, das im Öffnungsteil 7 ausgebildet ist. Das Öffnungsteil 7 und die Stange 8 wirken miteinander zusammen, um eine veränderliche Öffnung 9 zu bilden. Drucköl auf der stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 9 wird in die Druckkammer 5 durch einen Pilotpfad eingeführt.

Der Pilotpfad (12, 19, 23) wird von einem Druckerfassungs­ pfad 11 und einer ringförmigen Nut 18 gebildet, die im An­ schlussstück 4 ausgebildet sind, sowie einer Pfadöffnung 19, einem Verbindungspfad 10 und einem Loch 12, die im Ven­ tilgehäuse 1 ausgebildet sind.

Ein Sicherheitsventil, das aus einer Feder 13, einem Kugel­ stützteil 14, einer Stahlkugel 15 und einem Sitzteil 16 be­ steht, ist im Kolben 3 angeordnet.

Es ist zu beachten, dass, während das gezeigte Steuerventil im Ventilgehäuse 1 vorgesehen ist, welches in das Pumpenge­ häuse integriert ist, es anderweitig als unabhängiges Steu­ erventil ausgebildet sein kann.

Im Betrieb wird dann, wenn die nicht gezeigte Pumpe ihre Drehung beginnt, Drucköl vom Pumpenpfad P zur nicht gezeig­ ten Leistungslenkvorrichtung hinter die variable Öffnung 9 durch das Durchgangsloch 4a hindurch geleitet.

Bei diesem Beispiel wird durch eine derartige Zirkulation des Drucköls eine Druckdifferenz zwischen den gegenüberlie­ genden Seiten, d. h. zwischen der stromaufwärts und stromab­ wärts gelegenen Seite, der variablen Öffnung 9 erzeugt. An­ schließend wirkt der Druck auf der stromaufwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 9 auf das in Fig. 5 rechts ge­ legene Ende des Kolbens 3, während der Druck auf der strom­ aufwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung auf das in Fig. 5 links gelegene Ende des Kolbens 3 durch den oben beschriebenen Pilotpfad wirkt. Steigt anschließen die Um­ drehungsgeschwindigkeit der Pumpe P an, erhöht sich die Druckdifferenz auf den gegenüberliegenden Seiten der vari­ ablen Öffnung 9, und der Kolben 3 wird aufgrund der Druck­ differenz in Fig. 5 nach links bewegt. Erhöht sich das Be­ wegungsmaß des Kolbens 3, vergrößert sich auch die Öffnung des Verbindungspfads, durch den der Pumpenpfad P und der Tankpfad B miteinander verbunden sind und demgemäß erhöht sich die Menge an Drucköl, die vom Tankpfad B entweicht.

Steigt jedoch der Ladungsdruck auf der Seite des Durch­ gangslochs 4a in einem Fall an, wie beispielsweise auf eine Rechtsschwingung eines Lenkelements hin an, wird auch der Druck auf der Seite der Druckkammer 5 durch einen derarti­ gen Druckanstieg erhöht. Infolgedessen wird der Kolben 3 in Fig. 5 nach rechts zurück bewegt, worauf die Öffnung des Verbindungspfads zwischen dem Pumpenpfad P und dem Tankpfad B verringert wird. Kurz ausgedrückt, leitet der Kolben 3 eine erforderliche Strömungsrate an Drucköl zur Seite der Lenkvorrichtung und ermöglicht es, dass eine übermäßige Strömungsrate an Drucköl vom Tankpfad in Reaktion auf den Ladungsdruck auf der Seite der Lenkvorrichtung entweicht.

Wie oben beschrieben, ist das Sicherheitsventil im Kolben 3 angeordnet. Öl, das der Leistungslenkvorrichtung zuzuführen ist, d. h. Drucköl in der Druckkammer 5, strömt durch ein­ kleines Durchgangsloch 16a des Sitzteils 16 hinter einen Filter 17, und der Druck des Drucköls wirkt auf die Stahl­ kugel 15, die auf einer Sitzfläche an einem Ende des klei­ nen Lochs 16a aufsitzt.

Steigt die Last auf der Seite der Leistungslenkvorrichtung an, bis der oben erwähnte Druck höher wird als ein vorein­ gestellter Sicherheitsdruckwert, drückt das Drucköl an­ schließend die Stahlkugel 15, um dieses zu öffnen, so dass es zum Tankpfad B durch einen Pfad 3a in der Spule 3 hin­ durch entweicht. Der Sicherheitsdruck wird durch die Feder­ kraft der Feder 13 eingestellt, d. h. die Einführposition des Sitzes 16.

Wird das Sicherheitsventil derart geöffnet, dass ein großer Strom an Drucköl im Druckerfassungspfad 11 erzeugt wird, fällt der Druck der Druckkammer 5 plötzlich ab. Infolgedes­ sen wird der Kolben 3 um ein großes Maß in Fig. 5 nach links bewegt, und es wird ermöglicht, dass infolgedessen das Drucköl mit einer größeren Menge zum Tankpfad B ent­ weicht und es wird verhindert, dass der Öldruck, welcher der Leistungslenkvorrichtung zuzuführen ist, weiter erhöht wird.

Da im Steuerventil der vorstehend beschriebenen Ausgestal­ tung der Druckerfassungspfad 11 durch eine maschinelle Be­ arbeitung gebildet wird, ist ein genaues Arbeiten schwie­ rig, und es ist viel Zeit für das Bohren oder einen unter­ schiedlichen Bohrvorgang für jeden unterschiedlichen Typ von Anschlussstücken erforderlich. Wird der Druckerfas­ sungspfad durch maschinelle Bearbeitung hergestellt, wie oben beschrieben, werden Grate um eine Öffnung des Drucker­ fassungspfads herum erzeugt. Demgemäß ist ein zusätzlicher Schritt für das Entgraten erforderlich, was zu dem Problem führt, dass die Anzahl der Bearbeitungsschritte erhöht wird.

In der DE 43 17 881 A1 ist ein Steuerventil offenbart, bei dem der Pilotpfad innerhalb der Stange angebracht ist, die durch das Loch am Öffnungsteil hindurchragt. Der Drucker­ fassungspfad ist am Ende der Stange gebohrt, was ebenfalls eine maschinelle Bearbeitung erfordert.

In der DE 40 02 755 C2 ist ebenfalls ein Steuerventil of­ fenbart, bei dem der Pilotpfad innerhalb der Stange liegt. Der Druckerfassungspfad wird dabei von einem Abschnitt des Pilotpfads gebildet. Dieser Abschnitt des Pilotpfads muß ebenfalls gebohrt werden, was maschinelle Arbeit notwendig macht.

In der WO 93/00514 A1 ist ein Steuerventil offenbart, bei dem der Pilotpfad seitlich liegt wie in Fig. 5. Der Dru­ ckerfassungspfad innerhalb des Pilotpfads wird auf halber Strecke des Pilotpfads von einem Teil gebildet, das den Pi­ lotpfad unterbricht. Dieses Teil muß ebenfalls gebohrt wer­ den, was maschinelle Bearbeitung erforderlich macht.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Steuerventil zu schaf­ fen, bei welchem ein Druckerfassungspfad eines Pilotpfads zum Einführen von Drucköl auf der stromabwärts gelegenen Seite einer Öffnung in eine Druckkammer einfach und ohne Bohren hergestellt werden kann.

Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, wird gemäß der Erfindung ein Steuerventil geschaffen, mit: einem Ventilge­ häuse; einem Pumpenpfad, welcher im Ventilgehäuse geformt und mit einer Pumpe verbunden ist; einem Tankpfad, welcher im Ventilgehäuse geformt und mit einem Tank verbunden ist; einem Kolbenloch, welches im Ventilgehäuse geformt ist; ei­ nem Kolben, welcher gleitbar in das Kolbenloch eingebaut ist; einem Anschlussstück, welches auf der Seite des Pum­ penpfades in einem Ende des Kolbenlochs eingebaut ist; ei­ ner Betätigungsvorrichtungsöffnung, welche im Anschluss­ stück geformt und mit einer Betätigungsvorrichtung verbun­ den ist; einem Einführloch, welches im Anschlussstück ge­ formt ist, um mit der Betätigungsvorrichtungsöffnung zusam­ menzuhängen; einem Öffnungsteil, welches im Einführloch eingebaut und angepasst ist, um eine Öffnung in der Mitte des Fließpfades bereitzustellen, welcher durch den Pumpen­ pfad, das Kolbenloch und die Betätigungsvorrichtungsöffnung geformt ist; einer Druckkammer an Kolbenloch und Kolben am Ende des Kolbenlochs gegenüberliegend dem Anschlussstück; einer Feder zum Ausüben einer elastischen Kraft auf ein En­ de des Kolbens auf der Seite der Druckkammer; einem Pilot­ pfad zum Einführen eines Stromabwärts-Seitendrucks der Öff­ nung in die Druckkammer; und einem einen Teil des Pilotpfa­ des bildenden Druckerfassungspfad, bei welchem eine Ölnut auf wenigstens der äußeren peripheren Oberfläche des Öff­ nungsteils geformt ist, an einer Position, welche das Ein­ führloch des Anschlussstücks überlappt, wobei, wenn das Öffnungsteil in das Einführloch des Anschlussstücks einge­ setzt ist, der Druckerfassungspfad durch die Ölnut und die innere periphere Oberfläche des Einführlochs geformt wird.

Vorzugsweise weist das Öffnungsteil ein an seiner Mitte ge­ bildetes Loch auf und ist eine Stange an einem Endabschnitt des Kolbens vorgesehen und erstreckt sich durch das Loch des Öffnungsteils, um dadurch eine variable Öffnung zu bil­ den.

Da das Steuerventil in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist, wird der Drucköffnungspfad gebildet, wenn das Öffnungsteil in das Anschlussstück eingeführt ist.

Demgemäß braucht beim Steuerventil der klein dimensionierte Druckerfassungspfad nicht durch eine maschinelle Bearbei­ tung gebildet werden. Infolgedessen ist keine Zeit für das Bohren mittels maschineller Bearbeitung erforderlich. Fer­ ner ist es für Anschlussstücke unterschiedlicher Arten le­ diglich erforderlich, die Öffnungsteile als gemeinsames Teil einzuführen. Auf diese Weise kann das gemeinsame Teil wirtschaftlich verwendet werden. Da ferner die Erzeugung von Graten, die durch die maschinelle Bearbeitung erzeugt werden, ausgeschaltet wird, kann auch der Entgra­ tungsschritt entfallen. Dementsprechend kann eine insgesamt bedeutende Kostenverringerung erreicht werden.

Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Er­ findung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Teile oder Elemente mit gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. In diesen zeigen:

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

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Öffnungsteils des Steuerventils von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt des Öffnungsteils von Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt eines weiteren Steuerven­ tils einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung, und

Fig. 5 einen Längsschnitt eines üblichen Steuerven­ tils.

In den Fig. 1 bis 3 ist zunächst ein Steuerventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ge­ zeigt. Das gezeigte Steuerventil stellt eine Verbesserung zu dem vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebe­ nen üblichen Steuerventil dar und enthält einige gemeinsame Komponenten nicht näher beschrieben.

Das Steuerventil weist ein Anschlussstück 4 und ein Öff­ nungsteil 7 auf, die derart verbessert sind, dass ein Dru­ ckerfassungspfad 23 auf einfache Weise gebildet werden kann.

Insbesondere ist im Anschlussstück 4 ein Einführloch 20 in fortlaufender Beziehung zu einer Betätigungsvorrichtungs­ öffnung 4a ausgebildet. Ein gestufter Abschnitt 20a ist im Einführloch 20 ausgebildet. Ein zylindrischer Abschnitt 7a des Öffnungsteils 7 ist mit Festsitz in das Einführloch 20 eingesetzt. Das Öffnungsteil 7 ist in der folgenden Weise ausgebildet.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist das Öffnungsteil 7 den zylindrischen Abschnitt 7a und einen Teilwandabschnitt 7b auf. Eine Stange 8 erstreckt sich durch ein mittiges Loch 7c, das im Teilwandabschnitt 7b des Öffnungsteils 7 ausgebildet ist, um hierdurch eine variable Öffnung 9 zu bilden. Eine Dichtungsnut 24 ist an einem äu­ ßeren Umfang des Teilwandabschnitts 7b ausgebildet, und ein Dichtungsteil 25 ist in der Dichtungsnut 24 aufgenommen.

Ein zylindrischer Abschnitt 7a des Öffnungsteils 7 weist ein Ende mit einem Außendurchmesser auf, der es ermöglicht, dass das Ende mit Festsitz in das Einführloch 20 eingesetzt wird. Das Öffnungsteil 7 ist derart geformt und dimensio­ niert, dass, wenn das Ende des Öffnungsteils 7 mit Festsitz in das Einführloch 20 eingesetzt wird, bis es von dem ge­ stuften Abschnitt 20a des Einführlochs 20 gestoppt wird, der Teilwandabschnitt 7b und das Ende des Anschlussstücks 4 zusammenwirkend einen ringförmigen Aussparungsabschnitt 26 bilden.

Eine Ölnut 21 ist an einem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 7a des Öffnungsteils 7 ausgebildet und erstreckt sich in der Richtung einer axialen Linie des zylindrischen Abschnitts 7a. Eine Endflächennut 22 ist in radialer Rich­ tung auf einer Endfläche des zylindrischen Abschnitts der­ art ausgebildet, dass sie mit der Ölnut 21 in Verbindung steht.

Ist der zylindrische Abschnitt 7a des Öffnungsteils 7, das in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist, mit Festsitz in das Einführloch 20 des Anschlussstücks 4 einge­ setzt, bildet ein mit der Ölnut 21 überlappender Abschnitt des Einführlochs 20 und die Endflächennut 22 einen Drucker­ fassungspfad 23, der Teil eines Pilotpfades ist. Kurz aus­ gedrückt wird bei der vorstehenden Ausführungsform der Pi­ lotpfad vom Druckerfassungspfad 23 gebildet, der von der Ölnut 21 und der Endflächennut 22, dem ringförmigen Ausspa­ rungsabschnitt 26, einer Pfadöffnung 19, einem Verbindungs­ pfad 10 und einem Loch 12 gebildet wird.

Obwohl nicht gezeigt, kann die Ölnut 21 alternativ auf der Seite des Einführlochs 20 gebildet sein.

Wie vorstehend beschrieben, kann das Öffnungsteil 7, wenn die Ölnut 21 und die Endflächennut 22 am Öffnungsteil 7 oder Anschlussstück 4 ausgebildet sind, als gemeinsames Teil in das Anschlussstück 4 eingeführt werden, der irgend­ welche verschiedene Öffnungsformen haben kann, worauf der Druckerfassungspfad 23 gebildet wird.

Demgemäß ist eine derartige maschinelle Bearbeitung, wie sie bei dem oben beschriebenen üblichen Steuerventil erfor­ derlich ist, nicht notwendig, um einen Druckerfassungspfad zum Einführen von Ölhydraulik auf der stromabwärts gelege­ nen Seite der variablen Öffnung 9 als Pilothydraulikdruck zu bilden, und die Nuten 21 und 22 können gleichzeitig beim Formen der relevanten Teile gebildet werden.

Wird die Größe der Ölnut 21 spezifiziert, kann natürlich auch die Größe des Druckerfassungspfads 23 als ein Einfüh­ rungsabschnitt eines Pilotölhydraulikdrucks spezifiziert werden. In diesem Beispiel kann ferner, da die Dimensionen mit der Form spezifiziert werden, das Dimensionsmanagement sehr einfach durchgeführt werden.

Beim Steuerventil kann die im Strömungs­ pfad dazwischen angeordnete Öffnung irgendeine Ausgestal­ tung haben. Während in der beschriebenen Ausführungsform eine variable Öffnung verwendet wird, kann anstelle dessen eine feste Öffnung wie bei einem Steuerventil einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, die in Fig. 4 gezeigt ist.

Das Steuerventil der zweiten Ausführungsform ist eine Modi­ fikation zum Steuerventil der vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschriebene erste Ausführungsform und enthält mehrere gemeinsame Komponenten. Im folgenden werden nur die Unterschiede des Steuerventils der vorlie­ genden Ausführungsform zum Steuerventil der vorangehenden Ausführungsform beschrieben, um eine redundante Beschrei­ bung zu vermeiden

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist ein feststehendes Öff­ nungsteil bei der vorliegenden Ausführungsform mit 27 be­ zeichnet und weist einen zylindrischen Abschnitt 27a und ein Teilwandabschnitt 27b auf. Ein mittiges Loch 27c ist im Teilwandabschnitt 27b ausgebildet. Strömt Öl durch das mittige Loch 27c, wird eine Druckdifferenz zwischen dem ge­ genüberliegenden Seiten des mittigen Lochs 27c erzeugt. In anderen Worten, das mittige Loch 27c funktioniert als fest­ stehende Öffnung. Eine Dichtungsnut 24 ist an einem äußeren Umfang des Teilwandabschnitts 27b ausgebildet, und ein Dichtungsteil 25 ist in der Dichtungsnut 24 ausgenommen.

Eine Ölnut 21 ist an einem äußeren Umfang des zylindrischen Abschnitts 27a des festen Öffnungsteils 27 derart ausgebil­ det, dass sie sich in der Richtung einer axialen Linie des zylindrischen Abschnitts 27a erstreckt.

Beim Steuerventil der zweiten Ausführungsform ist ferner in einem Anschlussstück 28 ein Einführloch 29 in einer konti­ nuierlichen Beziehung zu einer Betätigungsöffnung 28 ausge­ bildet. Der zylindrische Abschnitt 27a des festen Öffnungs­ teils 27 ist mit Festsitz in das Einführloch 29 eingesetzt. Das Einführloch 29 weist keinen gestuften Abschnitt wieder gestufte Abschnitt 20a des Steuerventils der ersten Ausfüh­ rungsform auf.

Ist der zylindrische Abschnitt 27a des festen Öffnungsteils 27, das die vorstehend beschriebene Ausgestaltung hat, mit Festsitz in das Einführloch 29 des Anschlussstücks 28 ein­ gesetzt, bildet ein Abschnitt das Einführlochs 29, der die Ölnut 21 überlappt, einen Druckerfassungspfad 23, der Teil eines Pilotpfads ist.

Es ist zu beachten, dass eine Stange 30 beim Steuerventil der zweiten Ausführungsform als eine Stopeinrichtung funk­ tioniert, um eine nach rechts gerichtete Bewegung eines Kolbens 3 in Fig. 4 zu beschränken.

Auf diese Weise kann dort, wo eine Nut an einem äußeren Um­ fang von wenigstens einem zylindrischen Abschnitt eines Öffnungsteils ausgebildet ist, diese als Teil eines Druckerfassungspfads wirken.

Claims (2)

1. Steuerventil mit:
einem Ventilgehäuse (1);
einem Pumpenpfad (P), welcher im Ventilgehäuse (1) geformt und mit einer Pumpe verbunden ist;
einem Tankpfad (B), welcher im Ventilgehäuse (1) geformt und mit einem Tank verbunden ist;
einem Kolbenloch (2), welches im Ventilgehäuse (1) geformt ist;
einem Kolben (3), welcher gleitbar in das Kolben­ loch (2) eingebaut ist;
einem Anschlussstück (4, 28), welches auf der Seite des Pumpenpfades (P) in einem Ende des Kolbenlochs (2) eingebaut ist;
einer Betätigungsvorrichtungsöffnung (4a, 28a), welche im Anschlussstück (4, 28) geformt und mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist;
einem Einführloch (20, 29), welches im Anschluss­ stück (4, 28) geformt ist, um mit der Betätigungs­ vorrichtungsöffnung (4a, 28a) zusammenzuhängen;
einem Öffnungsteil (7, 27), welches im Einführloch (20, 29) eingebaut und angepasst ist, um eine Öff­ nung in der Mitte eines Fließpfades bereitzustel­ len, welcher durch den Pumpenpfad (P), das Kolben­ loch (2) und die Betätigungsvorrichtungsöffnung (4a, 28a) geformt ist;
einer Druckkammer (5) am Kolbenloch (2) und Kolben (3) am Ende des Kolbenlochs (2) gegenüberliegend dem Anschlussstück (4, 28);
einer Feder (6) zum Ausüben einer elastischen Kraft auf das eine Ende des Kolbens (3) auf der Seite der Druckkammer (5);
einem Pilotpfad (12, 19, 23) zum Einführen eines Stromabwärts-Seitendrucks der Öffnung in die Druck­ kammer (5); und
einem Teil des Pilotpfades (12, 19, 23) bildenden Druckerfassungspfad (23), bei welchem eine Ölnut (21) auf wenigstens der äußeren peripheren Oberflä­ che des Öffnungsteils (7, 27) geformt ist, an einer Position, welche das Einführloch (20, 29) des An­ schlussstücks (4, 28) überlappt, wobei, wenn das Öffnungsteil (7, 27) in das Einführloch (20, 29) des Anschlussstücks (4, 28) eingesetzt ist, der Druckerfassungspfad (23) durch die Ölnut (21) und die innere periphere Oberfläche des Einführlochs (20, 29) geformt wird.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, bei dem das Öffnungsteil (7) ein an seiner Mitte gebildetes Loch (7c) aufweist und eine Stange (8) an einem Endabschnitt des Kolbens (3) vorgesehen ist und sich durch das Loch (7c) des Öffnungsteils (7) erstreckt, um dadurch eine variable Öffnung (9) zu bilden.