DE19925371A1

DE19925371A1 - Wegeventil

Info

Publication number: DE19925371A1
Application number: DE19925371A
Authority: DE
Inventors: Werner Schumacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-07
Also published as: EP1058011A1; EP1058011B1; DE50004132D1

Abstract

Es wird ein Wegeventil (10) mit einem in einer Schieberbohrung (14) geführten und von einer Betätigungseinrichtung (18) entgegen der Kraft einer Rückstelleinrichtung (26) betätigbaren Ventilschieber (16) vorgeschlagen, dessen konstruktive Ausgestaltung einen vom Lastdruck unabhängigen Strom von Druckmittel ermöglicht. Dazu wird der Ventilschieber (16) mit Mitteln ausgestattet, die dem Angriffspunkt der Rückstelleinrichtung (26) und den der Betätigungseinrichtung (18) auf ein gemeinsames Ende des Ventilschiebers (16) übertragen. Dieses gemeinsame Ende liegt dem Rücklauf (34) des Wegeventils (10) zugewandt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Wegeventil entsprechend der Gattung des Anspruchs 1. Ein derartiges Wegeventil ist bei spielsweise aus der DE 197 36 773 A1 bereits bekannt. Dieses Wegeventil steuert mit Hilfe eines Ventilschiebers Druckmit telverbindungen zwischen einem Zulauf, einem Rücklauf und einem Verbraucher. Der Ventilschieber wirkt dazu mit einer Betätigungseinrichtung zusammen, die, elektrisch angesteu ert, ein Steuersignal in eine Linearbewegung wandelt und auf den Ventilschieber überträgt. Dessen Rückstellung in seine Ausgangsposition erfolgt mit Hilfe einer der Betätigungsein richtung entgegenwirkenden Feder. Beim bekannten Wegeventil sind die Angriffsstellen für die Betätigungseinrichtung und für die Rückstellfeder an einander gegenüberliegenden Enden des Ventilschiebers angeordnet.

Unter Betriebsbedingungen hat sich gezeigt, daß bei steigen dem Druck am Verbraucher der Ventilschieber eine Längsdeh nung erfährt. Diese kann an der den Rücklauf steuernden Steuerkante zu einer Erhöhung der Druckmittelleckage führen, da die Länge des Dichtspalts zwischen dem Ventilschieber und der dem Rücklauf zugeordneten Steuerkante abnimmt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß am Ventilschieber Kräftegleichge wicht zwischen den von der Betätigungseinrichtung und der Rückstelleinrichtung aufgebrachten Kräften herrscht und daß die Kraft der Betätigungseinrichtung die Schieberposition innerhalb der Schieberbohrung bestimmt. Die Anlagefläche der Rückstellfeder am Ventilschieber kann als Fixpunkt für die Schieberposition angesehen werden, da sich der Kraft der Rückstellfeder über den Hub des Ventilschiebers stark än dert, während die Kraft der Betätigungseinrichtung nahezu unabhängig von der Position des Ventilschiebers ist. Dehnt sich dieser Ventilschieber infolge des ansteigenden Lastdrucks aus, so wirkt sich diese Dehnung in einer Verkür zung der Dichtspaltlänge an der dem Rücklauf zugeordneten Steuerkante aus. Infolgedessen nimmt der Druckmittelstrom zur Last bei steigendem Lastdruck überproportional ab und verschlechtert die Regelcharakteristik des Wegeventils.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber weist ein erfindungsgemäßes Wegeventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß sich die lastdruckbedingte Dehnung des Ventilschiebers nicht in einer Verringerung der Länge des Dichtspalts an der dem Rücklauf zugeordneten Steuerkante auswirkt, sondern daß diese Dehnung zur Vergrößerung des Steuerquerschnitts am Verbraucherkanal beiträgt, während der den Rücklauf steuernde Dichtspalt un verändert bleibt. Die infolge des erhöhten Lastdrucks erhöh te Druckmittelleckage wird durch die Zunahme dieses Steuer querschnitts am Verbraucherkanal kompensiert, so daß der zur Last fließende Ölstrom auch bei steigendem Lastdruck annähernd konstant bleibt. Damit wird ein Regelventil mit einer verbesserten Regelcharakteristik geschaffen.

Entsprechend den in den Ansprüchen genannten Merkmalen sind dazu nur relativ einfach realisierbare konstruktive Maßnah men erforderlich, die keine wesentlichen Änderungen an den vorhandenen Bauteilen eines bekannten Wegeventils erfordern. Die bekannten Funktionseigenschaften eines Wegeventils werden nicht beeinträchtigt, die Maßnahmen sind verhältnis mäßig kostengünstig durchführbar. Ihre Wirksamkeit ist über eine lange Lebensdauer der Wegeventile gewährleistet.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausschnitte erfindungsgemäßer Wegeventile im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Detaildarstellungen in den Fig. 1 und 2 zeigen Wege ventile 10, mit einem Ventilgehäuse 12. Im Ventilgehäuse 12 ist in einer Schieberbohrung 14 ein Ventilschieber 16 axial beweglich geführt. Die Schieberbohrung 14 durchdringt das Ventilgehäuse 12 und ist an einem ihrer offenen Enden von einer nur angedeuteten Betätigungseinrichtung 18 verschlos sen. Diese ist dazu mittels bekannter Befestigungseinrich tungen an einer Stirnfläche des Ventilgehäuses 12 verankert. Bei der Betätigungseinrichtung 18 handelt es sich beispiels weise um eine elektromagnetische Einrichtung, die ein elek trisches Steuersignal mit Hilfe eines nicht gezeichneten An kers und einer Magnetspule in eine Linearbewegung wandelt und diese mittels eines Betätigungsstößels 20 auf den Ven tilschieber 16 überträgt. Anstelle einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 18 können selbstverständlich auch elektrohydraulische, elektropneumatische oder elektromecha nische Einrichtungen gleichermaßen eingesetzt werden.

Das der Betätigungseinrichtung 18 gegenüberliegende Ende der Schieberbohrung 14 ist von einem Stopfen 22 verschlossen, der mittels eines Außengewindes in die Schieberbohrung 14 eingeschraubt ist. An seinem dem Ventilschieber 16 zugewand ten Ende ist der Stopfen 22 im Außendurchmesser zurückgenom men und mit einer nicht erkennbaren Verzahnung versehen. Dieser Bereich des Stopfens 22 wirkt mit einer Spindel 24 zusammen, die senkrecht zur Schieberbohrung 14 im Ventilge häuse 12 drehbar gelagert ist. Über eine nicht gezeichnete Antriebseinrichtung für die Spindel 24 läßt sich die Position des Stopfens 22 innerhalb der Schieberbohrung 14 variieren, um die Vorspannung einer sich am Stopfen 22 di rekt oder indirekt abstützenden Rückstellfeder 26 zu verän dern.

Der Ventilschieber 16 hat eine zylindrische Außenkontur und setzt sich aus Kolbenabschnitten 28 und Verbindungsabschnit ten 30 zusammen, die, in axialer Richtung gesehen, abwech selnd aufeinanderfolgen. Damit steuert der Ventilschieber 16 Druckmittelverbindungen zwischen einem Zulauf 32, einem Rücklauf 34 und einem Verbraucherkanal 36, die jeweils im Ventilgehäuse 12 ausgebildet sind und axial beabstandet zu einander in die Schieberbohrung 14 einmünden. Die Mündungs stellen sind dabei als Ringkanäle ausgebildet, so daß sich an der Innenwandung der Schieberbohrung 14 Steuerkanten 38 ergeben, die mit den Kolbenabschnitten 28 des Ventilschie bers 16 in Wirkverbindung treten. Im Verbraucherkanal 36 ist ein Rückschlagventil 39 mit einem federbelasteten Ventilkör per angeordnet, um ein ungewolltes Rückströmen von Druckmit tel zu verhindern.

Der Ventilschieber 16 weist eine sacklochartige, zentral an geordnete Axialbohrung 40 auf, deren offenes Ende an dem, dem Zulauf 32 zugewandten Ende des Ventilschiebers 16 liegt.

Radialbohrungen 42 und 44 im Ventilschieber 16 stellen Druckmittelverbindungen zwischen den seitlich des Ventil schiebers 16 verbleibenden Bereichen der Schieberbohrung 14 und dem Rücklauf 34 her, um einen der Schieberbewegung ent gegenwirkenden Druckaufbau zu vermeiden.

Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ragt in die Axialbohrung 40 ein Stützelement 46 hinein, das aus einem Dorn 48 und einer Stützplatte 50 besteht. Der Dorn 48 ist geringfügig länger als die Axialbohrung 40, ist in seinem Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Axial bohrung 40 und liegt am verschlossenen Ende der sacklochar tigen Axialbohrung 40 an. Die Stützplatte 50 ist an dem, dieser Anlagestelle gegenüberliegenden Ende des Stützele ments 46 ausgebildet und dient der Rückstellfeder 26 als er ste Abstützung. Deren zweite Abstützung bildet die Innensei te des Stopfens 22. Zur Zentrierung des Stützelements 46 ist an einem Ende des Ventilschiebers 16 eine Flachsenkung 52 vorgesehen, deren Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser der Stützplatte 50 übereinstimmt. Die Flachsenkung 52 dient gleichzeitig der Rückstellfeder 26 als umfangsseitige Füh rung.

Mit einem derartigen Stützelement 46 wird der Angriffspunkt der Rückstellkraft und die der Betätigungseinrichtung 18 er findungsgemäß auf eine gemeinsame Angriffsstelle am Ventil schieber 16 übertragen, wobei diese Angriffsstelle das dem Rücklauf 34 zugewandte Ende des Ventilschiebers 16 ist. Damit wird erreicht, daß eine Dehnung des Ventilschiebers 16 aufgrund eines angestiegenen Lastdrucks im Verbraucherkanal 36 keine Änderung der Überdeckung zwischen den Kolbenab schnitten 28 des Ventilschiebers 16 und der dem Rücklauf 34 zugeordneten Steuerkante 38 bewirkt, sondern daß diese Deh nung eine Vergrößerung des Steuerquerschnitts zwischen der dem Verbraucherkanal 36 zugeordneten Steuerkante 38 und dem entsprechenden Kolbenabschnitt 28 des Ventilschiebers 16 be wirkt. Diese Vergrößerung des Steuerquerschnitts vermag die aufgrund des erhöhten Lastdrucks vergrößerte Druckmittel leckage zu kompensieren, so daß der zum Verbraucher strömen de Druckmittelstrom im wesentlichen unverändert bleibt.

Der Grundgedanke der Erfindung, mittels eines Stützelements 46 den Angriffspunkt der Rückstellkraft und den der Betäti gungseinrichtung 18 auf die dem Rücklauf 34 zugewandte Seite des Ventilschiebers 16 zu übertragen, ist gleichermaßen beim in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ver wirklicht. Letzteres unterscheidet sich im wesentlichen durch die Anordnung der Rückstellfeder 26 und der Ausbildung des Stützelements 46 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 2 ist die Rückstellfeder 26 im Inneren der Axialbohrung 40 angeordnet und stützt sich einerseits an de ren verschlossenen Ende ab. Die zweite Abstützung bildet die Stirnfläche des Stützelements 46, das abschnittsweise in diese Axialbohrung 40 hineinragt und das mit seinem dazu entgegengesetzt liegenden Ende am Stopfen 22 anliegt. Das Stützelement 46 ist auf den Innendurchmesser der Axialboh rung 40 abgestimmt und wirkt dadurch gleichzeitig zur Ab stützung für die Rückstellfeder 26 als Führung bzw. als Zen trierung für den Ventilschieber 16. Im Zentrum des Stützele ments 46 ist ein Längskanal 54 ausgebildet, der den be schriebenen Druckausgleich zwischen den verbleibenden seit lichen Bereichen der Schieberbohrung 14 und dem Rücklauf 34 ermöglicht.

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne vom Grund gedanken der Erfindung abzuweichen. So wäre es beispielswei se im Ausführungsbeispiel 2 denkbar, auf das Stützelement 46 ganz zu verzichten und statt dessen eine Rückstellfeder 26 einzusetzen, die sich vom Ende der Axialbohrung 40 im Ven tilschieber 16 bis zur Innenseite des Stopfens 22 erstreckt. Besonders wirksam lassen sich die erfindungsgemäßen Wegeven tile für hydraulische Regeleinrichtungen, insbesondere für Hubwerke bei Ackerschleppern einsetzen. Die Erfindung ist nicht auf die exemplarisch beschriebenen 3/2-Wegeventile eingeschränkt, sondern läßt sich auch auf andere Mehrwege ventile übertragen.

Claims

1. Wegeventil (10) mit einem Ventilgehäuse (12), das eine Schieberbohrung (14) aufweist, in der zur Steuerung von Druckmittelverbindungen zwischen jeweils wenigstens einem Zulauf (32), einen Rücklauf (34) und einen Verbraucherka nal (36) wenigstens ein Ventilschieber (16) verschiebbar geführt ist und mit einer Betätigungseinrichtung (18), die den Ventilschieber (16) entgegen der Kraft einer Rückstelleinrichtung (26) beaufschlagt, dadurch gekenn zeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die die Kraft der Rückstelleinrichtung (26) und die der Betätigungseinrich tung (18) zu einer gemeinsamen Angriffsstelle am Ventil schieber (16) übertragen und daß diese gemeinsame An griffstelle das dem Rücklauf (34) zugewandte Ende des Ventilschiebers (16) ist.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine am Ventilschieber (16) ausgebildete, sacklochartige Axialbohrung (40) und ein in diese Axial bohrung (40) zumindest abschnittsweise hineinragendes Stützelement (46) umfassen, daß die Öffnung der Axialboh rung (40) an dem vom Rücklauf (34) abgewandten Ende des Ventilschiebers (16) liegt und daß sich die Axialbohrung (40) zumindest bis zu dem über den Rücklauf (34) hinaus gehenden Bereich des Ventilschiebers (16) erstreckt.

3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (26) außer halb der Axialbohrung (40) angeordnet ist und sich am Ventilgehäuse (12) und an dem aus der Axialbohrung (40) herausragenden Ende des Stützelements (46) abstützt.

4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (26) innerhalb der Axialbohrung (40) angeordnet ist und sich am Ventilschieber (16) und an dem in die Axialbohrung (40) hineinragenden Ende des Stützelements (46) abstützt.

5. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schieberbohrung (14) von einer Betätigungseinrichtung (18) und gegenüberliegend von einem Stopfen (22) verschlossen ist und daß die Position dieses Stopfens (22) innerhalb der Schieberbohrung (14) mit Hilfe einer externen Antriebseinrichtung veränderbar ist.

6. Wegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung ein Schneckenradgetriebe ist.

7. Hydraulische Regeleinrichtung insbesondere für Hubwerke an Ackerschleppern mit wenigstens einem Wegeventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.