DE2023504B2

DE2023504B2 - Elektromagnetisch betätigtes hydraulisches Steuerventil

Info

Publication number: DE2023504B2
Application number: DE2023504A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Yokohama Mohri (Japan)
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1970-05-13
Publication date: 1973-10-18
Also published as: GB1251474A; US3646851A; DE2023504C3; FR2042678A1; DE2023504A1

Description

Die Erfindung bezieht sich aut ein elektromagnetisch betätigtes hydraulisches Steuerventil, mit einem Nuten und Bunde aufweisenden Kolbenschieber, der über entsprechende Ausnehmungen im Steuerventilgehäuse die Arbeitsverbindungen von einer Druckmittelquelle zu einem doppeltwirkenden Servomotor herstellt bzw. unterbricht, wobei der Kolbenschieber zwei Arbeitsstellungen aufweist und auf seiner einen Stirnseite mit einer Feder derart vorgespannt ist, daß er durch über Düsen erfolgende Druckbeaufschlagung bzw. -entlastung einer an seiner anderen Stirnseite befindlichen Druckkammer in die Arbeitsstellungen bringbar ist.

Es ist bereits ein derartiges Steuerventil bekannt (deutsche Auslegeschrift 1183 327). Bei diesem Steuerventil ist eine Druckkammer auf der einen Stirnseite des Ventilschiebers unmittelbar mit einer Druckmittelquelle verbunden, während die Druckkammer auf der anderen Stirnseite des Ventilschiebers an die Druckmitteiquelle über eine Solenoidventilvorrichtung angeschlossen ist, die diese Druckkammer wahlweise mit der Druckmittelquelle verbinden oder über einen Auslaß entlasten kann. Für den Fall, daß die Solenoidventilvorrichtung die betreffende Druckkammer mit der Druckmittelquelle verbindet und dadurch in beiden Druckkammern gleicher Druck herrscht, wird der Vcnlilschieber mittels einer Feder in seine eine Arbeitsstellung gebracht. Verbindet die Solenoidventilvorriehtung die betreffende Druckkammer mit dem Auslaß, ist nur die andere Druckkammer des Ventilschiebers mit Druck beaufschlagt, wodurch der Ventilschieber gegen die Kraft der Feder in seine andere Arbeitsstellung gebracht wird.

Da von der Druckmiltelquelle jeweils ein Kanal zu den Druckkammern an den beiden Stirnseiten des Ventilschiebers gehen muß, ist ein entsprechend großer baulicher Aufwand zur Schaffung und Führung dieser Kanäle, die insgesamt zumindest die Länge des Ventilschiebers haben müssen, erforderlich. Für den Fall, daß die vorher von Druck entlastet gewesene ei ie Druckkammer wieder mit Druck beaufschlagt werden soll, muß der Druck erst innerhalb der Solenoidventilvorrichtung und dann in der Druckkammer über den relativ langen, zwischen ihr und der Solenoidventilvorrichtung sitzenden Kanal aufgebaut werden. Dies führt zu einer Verzögerung im Druckaufbau in der betreffenden Druckkammer und damit zu einem langsamen Ansprechen dieses Steuerventils.

Weilerhin ist ein Schieberventü bekannt (deutsche Auslegeschrift 1245 665), bei dem von einer Druckes jniltelquelle jeweils ein Kanal zu einer Druckkammer an jeder Stirnseite des Ventilschiebers ausgeht. In diesen beiden Kanälen sitzt jeweils eine Solenoidventilvorrichtung. mit deren Hilfe die beiden Druckkammern wahlweise mit Druck beaufschlagt werden, um

ao den Ventilschieber jeweils in eine seiner beiden Arbeitsstellungen zu bringen. Über die bereits genannten Nachteile des erstgenannten Steuerventils hinaus wild bei dem Schieberventü der bauliche Aufwand durch die Verwendung von zwei Solenoidventilvorrichtun-

^a5 gen als weiterer Nachteil angesehen

Feiner ist ein Schieberventü bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 061 625), bei dem eine Solenoidventilvorrichtung mit zwei Ventilen verwendet wird, über die die Druckbeaufschlagung zu den Druckkammern an beiden Stirnseilen des Ventilschiebers über entsprechend lange Kanäle gesteuert wird. In diesem Fall sind die beiden Ventile nicht unabhängig voneinander steuerbar, was eine sorgfältige Justierung erforderlich macht. Die Zuordnung jeweils eines Ventils zu einer Ventilschieberseite macht relativ lange Verbindungskanäle und damit einhergehend einen relativ großen baulichen Aufwand erforderlich, was nachteiligerweise auch das Ansprechverhalten beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art baulich so zu vereinfachen, daß es in beide.i Steuerrichtungen ohne nennenswerte Verzögerungen anspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die Druckkammer über eine in sie mündende, auf die betreffende Stirnseite des Kolbenschiebers gerichtete und von dieser Stirnseite schließbare Haupt düse mit der Druckmittelquelle und mit einer Entlastungsdüse, die durch den Elektromagneten schließbar ist und die einen größeren Austrittsquerschnitt aufweist als die Hauptdüse, verbunden ist und daß in die Druckkammer eine ebenfalls an die Druckmittelquelle angeschlossene Drossel münde.'.

Das erfindungsgemäße Steuerventil kommt vor teilhafterweise nur mit einer einzigen Solenoidvorrichtung aus, was eine entsprechende Kürze des zugehörigen Kanals ermöglicht. Hierdurch kann der Druck in der Druckkammer relativ schnell aufgebaut werden, wodurch ein Ansprechen des Steuerventils ohne nennenswerte Verzögerungen ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Steuerventil weist außerdem den Vorteil auf, daß in beiden Arbeitsstellungen des Kolbenschiebers praktisch kein Druckmittel nach außen treten kann, nämlich wird'die Entlastungsdüse durch die Solenoidvorrichtung geschlossen, so ist damit in der einen Arbeitsstellung jede Verbindung der Druckkammer nach außen unterbrochen; wird die Entlastungsdüse 36 dagegen geöffnet, tritt aus ihr bei der Arbeilsbewegung des Kolbenschiebers in seine

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andere Arbeitsstellung nur die der Verschiebung des Kolbenschiebers entsprechende Druckmittelmenge aus. Der Schieber schließt dasyi in dieser Arbeitsstellung die Hauptdüse, über die das Druckmittel in die Druckkammer zugeführt wird. Ein geringer Druckmittelverlust ist lediglich durch die zusätzliche, in die Druckkammer mündende Drossel bedingt.

Wird die Entlastungsdüse durch die Solenoidvorrichtung wieder geschlossen, so baut sich über die zusätzliche Drossel relativ schnell ein kleiner Druck in
der Druckkammer auf, der ausreicht, den Kolbenschieber von der Hauptdüse soweit abzuheben, daß
sich der volle Druck in der Druckkammer entsprechend schnell aufbauen kann, wodurch eine relativ ^»-..₆^-.* — . . .

schnelle Verschiebung des Kolbenschiebers in seine »5 gungsglied eines Betriebselements (nicht gezeigt;

von der Endwand 15a am weitesten entfernt gelegene Stellung bewegt, so wird die Flüssigkeitsverbindung zwischen den Öffnungen 16 und 22, den öffnungen

17 und 22 gesperrt, während die öffnungen 17 und

18 über die Nuten 27 und 28 mit den öffnungen 22 und 21 in Verbindung treten.

Der Doppeltwirkende Servomotor 12 ist alsHydrozylinder ausgebildet und weist im Gehäuse 40 den Zylinder 39 und den mit der Kolbenstange 41a verbundenen Kolben 41 auf. Dieser unterteilt den Zylinder 39 in die Kammern 42 und 43, wobei die Kammer 42 mit der Arbeitsöffnung 42a und die Kammer 43 mit der Arbeitsöffnung 43a versehen ist. Die Kolbenstange 41a und damit der Kolben 41 ist an ein Betati- ___i:„j „.·„„„ D«.,,;„Kcfii»mpnis (nicht eezeigt) an

andere Arbeitsstellung erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung erläutert.

Das hydraulische Steuerventil besteht aus drei zusammenwirkenden Einheiten - einer Schiebeventileinheit 10, die in einen Hydraulikkreis eingeschaltet ist, einer Solenoidvorrichtung 11, die zur Aktivierung und damit Steuerung der Schiebeventileinheit 10 enlspre

geschlossen. ,

Die Solenoidvorrichtung 11 zur Steuerung der Schiebeventileinheit 10 hat wie gewöhnlich eine meinem Gehäuse 45 untergebracht.· Solenoidspule 44, die an eine (nicht gezeigte) elektrische Eucigk^uclJc angeschlossen ist; ferner ist als Anker ein beweglicher Kern 46 vorgesehen, der von der Solenoidspule 44 umgeben ist. Der bewegliche Kern 46 besitzt an einer

_ _. ₆_. _.„... .... Seite einen Ventilkopf 46a, der mit seiner Stirnflache

chend dem gewünschten Arbeitseinsatz dient, und ²5 der Entlastungsdüse 36 der Leitung 35 der Scniebe-

ventileinheit 10 zugewandt ist. Zwischen dem beweglichen Kern 46 und einem im Gehäuse 45 ausgebildeten Federsitz 48 befindet sich eine Druckfeder 47,

^„ ^...„„.. „ „., ^. _.. ο „ ^.... wodurch der bewegliche Kern und dementsprechend

derischen Hohlraum 15 versehen, in dem der Kolben- 3o der Ventilkopf 46a normalerweise in der rückgezogeschieber 13 verschiebbar ist. Der Hohlraum 15 hat nen Stellung, d. h. im Abstand von der Entlastungsmchrere Öffnungen 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 und
23. Der Kolbenschieber 13 hat Bunde 24, 25 und 26,
diese trennende Nuten 27 und 28 und ein im Durch-

einem doppeltwirkenden Servomotor 12.

Die Schiebeventileinheit 10 besitzt einen Kolbenschieber 13, der sich in einem Gehäuse 14 befindet. Das Gehäuse 14 des Servoventils ist mit einem zylin-

daß diese zur Atmo-

düse 36 gehalten werden, so
Sphäre offen ist.

Wird die Solenoidvorrichtung 11 durch Erregen der Solenoiiispule 44 betätigt, bewegt sich der bewegliche Kern 46 gegen dio Wirkung der Druckfeder 47 vor, so daß der Ventilkopf 46a die Entlastungsdüse 36 schließ!. Bei geschlossener Entlastungsdüse 36 steigt der Druck in der Druckkammer 34 an, die mit der

messer verringertes Ende 29. Zwischen dem Bund 24 und der ihm gegenüberliegenden Endwand 15« des Hohlraums 15 befindet sich auf der Seite des im Durchmesser verringerten Endes des Kolbenschiebers

13 eine Druckfeder 30, wodurch der Kolbenschieber ^.. ~ ™ ...

13 stets von dem Ende 15a des Hohlraums wegge- 4° Leitung35 verbunden ist. Der Kolbenschieber13 wird drückt wird. Der Druck der Feder 30 ist so bestimmt, in seine eine äußerste Stellung, d. h. gegen die Wirdaß er einen vorbestimmten Strömungsmitteldruck kung der Feder 30 in Richtung auf die Endwand 15a überwindet, der auf den Bund 26 wirkt. bewegt, bis das im Durchmesser verminderte Ende

Die öffnungen 17 und 19 stehen über Zweigleitun- 29 des Kolbenschiebers 13 die Endwand 15a berührt, gen 31a und 31/> mit einer Flüssigkeitseintrittsleitung 45 In dieser Stellung steht die öffnung 17 über die zwi-31, während die Öffnungen 16 und 18 über Zweiglei- --¹--- ^J- ⁿ —^J— ^1C ""^ ™ ^findlirhe Nut 28 mit tungen 32« und 32b mit einer Flüssigkeitsaustrittsleitung 32 in Verbindung stehen. Die Öffnung 23 ist mit
einem Ölsumpf (nicht gezeigt) verbunden. Im Bedarfsfall kann irgendwo in der Zweigleitung 31 b gemäß Darstellung ein Ölfilter 33 vorgesehen sein.

Zwischen der öffnung 19 und dem Bund 26 wird eine Druckkammer 34 gebildet, die mit der Öffnung

20 in Verbindung steht. Die Öffnung 20 ihrerseits ist _o—_o

mit einer Leitung 35 verbunden, die über eine Entla- 55 durch die öffnung 16 und die Austrittszweigleitung stungsdüsc 36 zur Außenseite offen ist. Zwischen der 32a ab.

öffnung 19 und der Druckkammer 34 befindet sich Wird die Solenoidspule 44 entregt, so wird der be-

• " wegliche Kern 46 rückgezogen, so daß sich der Venttl-

sehen den Bunden 25 und 26 befindliche Nut 28 mit der Öffnung 21 in Verbindung, so daß das Druckmittel aus der Eintrittsleitung 31 über die Öffnung 42a in die Kammer 42des Servomotors gelangt, wie es durch einen ausgezogenen Pfeil dargestellt ist. und der Kolben 41 in Richtung des ausgezogenen Pfeils bewegt wird Die Flüssigkeit in der Kammer 43 strömt dann über die Öffnungen 43a und 22 in die Nut 27, wie es durch ausgezogenen Pfeil angedeutet ist, und fließt

eine Haupldüsc 37. Die Druckkammer 34 steht ferner über eine Drossel 38 mit der Zweigleitung 31/) in Verbindung.

Die Entlastungsdüse 36 ist in ihrem wirksamen Querschnitt größer als die Hauptdüse 37.

Wird der Kolbenschieber 13 in der der Endwand 15« am nächsten gelegenen Stellung gehalten, so steht

kopf 46a von der Entlastungsdüse 36 abhebt. Es kann somit die Flüssigkeil aus der Zweigleitung 31b, die von der Eintrittsleitung 31 kommt, durch die Hauptdüse 37 in die Druckkammer 34 strömen. Da die Hauptdüse 37 in ihrem Wirkquerschnitt kleiner als

isa am nacnsieu gelegenen oicuuug ₆un.in,n, o^ o..,.. die Entlastungsdüse 36 bemessen ist, nimmt der Flüsdie Öffnung 16 übci die Nut 27 mit der Öffnung 22 ⁶5 sigkeitsdruck in der Druckkammer 34 mit dem Flüs- und die Öffnung 17 über die Nut 28 mit der öffnung sigkeitsabfluß aus der Leitung 35 ab. In diesem Zu-21 in Verbindung, während die Öffnung 18 goschlos- stand überwindet die Kraft der Feder 31 den sen ist. Wird der Kolbenschieber 13 dagegen in die Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer 34, so daß sich

der Kolbenschieber 13 von der Endwand 15a zur anderen äußersten Stellung bewegt. Die Öffnung 17 tritt dann mit der Öffnung 22 in Verbindung, so daß die Flüssigkeit über die Zweigleitung 31a und die Nut 27 zur Kammer 43 des Servomotors 12 gelangt, wie es durch unterbrochenen Pfeil angedeutet ist, und der Kolben 41 in Richtung des unterbrochenen Pfeils bewegt wird. Die Flüssigkeit in der Kammer 42 gelangt über die öffnungen 42a und 21 zur Nut 28, wie es durch unterbrochenen Pfeil angedeutet ist, und strömt durch die öffnung 18 und die Leitung 32b ab. In dieser Arbeitsstellung verschließt der Kolbenschieber 13 durch die Stirnfläche die Hauptdüse 37. Dadurch kann die in der Zweigleitung 31b befindliche Flüssigkeit nicht mehr durch die öffnung 19 in die Druckkammer 34 eintreten, so daß Vergeudung an Flüssigkeit verhindert wird. Damit die Flüssigkeit aus der Leitung 31b in die Kammer 34 eintreten kann, wenn die Entlastungsdüse 36 durch den Ventilkopf 46a ein zweites Mal geschlossen wird, um den Kolbenschieber 13 erneut in die zuerst beschriebene Arbeitsstellung zu bringen, ist zwischen der Leitung 31b und der Kammer 34 die Drossel 38 sozusagen als Hilfsdrossel vorgesehen. Durch diese Drossel 38 wird stets eine begrenzte Flüssigkeitsmenge und damit Druck von der Leitung 31b zur Flüssigkeitskammer 34 übertragen. Wird die Entlastungsdüse 36 durch den Ventilkopf 46a geschlossen, während die Hauptdüse 37 gleichzeitig durch die Stirnseite des Kolbenschiebers 13 geschlossen ist, steigt demzufolge der Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer 34 in Abhängigkeit von dei durch die Drossel 38 zuströmenden Flüssigkeit. Dementsprechend wird schließlich der Kolbenschieber 12 etwas von der Hauptdüse 37 abgehoben, so daß dis Flüssigkeit wieder durch die Öffnung 19 in die Druck kammer 34 eintreten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Elektromagnetisch betätigtes hydraulisches Steuerventil, mit einem Nuten und Bunde aufweisenden Kolbenschieber, der über entsprechende Ausnehmungen im Steuerventilgehäuse die Arbeitsverbindungen von einer Druckmitl elquelle zu einem doppeltwirkenden Servomotor herstellt bzw. unterbricht, wobei der Kolbenschieber zwei Arbeitsstellungen aufweist und auf seiner einen Stirnseite mit einer Feder derart vorgespannt ist, daß er durch über Düsen erfolgende Druckbeaufschlagung bzw. -entlastung einer an seiner anderen Siirnseite befindlichen Druckkammer in die Arbeitsstellungen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (34) über eine in mc mündende, auf die betreffende Stirnseite des Kolbenschiebers (13) gerichtete und von dieser Stirnseite schließbare Hauptdüse (37) mit der Druckmittelquelle und mit einer Entlastungsdüse (36), die durch den Elektromagneten schließbar ist und die einen größeren Austrittsquerschnitt aufweist als die Hauptdüse (37), verbunden ist und daß in die Druckkammer (34) eine ebenfalls an die Di uckmittelquelle angeschlossene Drossel (38) mündet.