DE4206095A1

DE4206095A1 - Wegeventil, insbesondere vier-wegeventil

Info

Publication number: DE4206095A1
Application number: DE4206095A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dantlgraber
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1993-09-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, und zwar insbeson dere auf ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Vier-Wege ventil.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Her stellung von Steuerkanten in einem Ventilgehäuse.

Wegeventile sind seit langem in einer großen Vielfalt bekannt. Mit einem Wegeventil werden Start, Stopp sowie Fließrichtung des Druckmediums gesteuert und damit im Endeffekt die Bewe gungsrichtung oder Haltepositionen eines Verbrauchers be stimmt. Die Wegeventile werden von ihrer Bauart her in zwei Gruppen unterteilt, und zwar in Wege-Sitzventile und Wege- Schieberventile. Die Wege-Schieberventile können ihrerseits in solche mit Längsschieber (Kolben) oder Drehschieber unterteilt werden. In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein 4/3-Wegeven til 30 dargestellt, welches ein Gehäuse 31 mit einer Längsboh rung 32 aufweist. Um die Längsbohrung 32 herum sind zwei Ring kanäle eingearbeitet, welche die Längsbohrung 32 unterbrechen. Dadurch ergeben sich im Gehäuse Steuerkanten 1a, 2a, 3a und 4a, die zusammen mit entsprechenden Steuerkanten 1b, 2b, 3b und 4b an einem Kolben 33 Steuerkantenpaare 1, 2, 3 und 4 bilden. Wird der Steuerkolben 33 verschoben, so verbindet oder trennt er die Ringkanäle im Gehäuse 31. Die Ringkanäle haben jeweils mit einem Anschluß A, B am Gehäuse 31 Verbindung. Ferner sind zwischen der Längsbohrung 32 und dem Tankanschluß T sowie dem Pumpenanschluß P Verbindungen vorgesehen. Bei der Verschiebung des Kolbens 33 ergibt sich die allbekannte Funk tion eines 4/3-Wegeventils. Die Herstellung der gehäuseseiti gen Steuerkanten 1a, 2a, 3a und 4a erfordert ein hohes Ausmaß an Präzision und daher auch an Kosten.

Die vorliegende Erfindung hat sich ganz allgemein zum Ziel gesetzt, ein Ventil, und zwar dessen Gehäuse derart auszu bilden, daß Steuerkanten vorgesehen werden, welche mit hoher Präzision und verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden können.

Gemäß der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe (Fig. 1) insbesondere bei einem Ventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art vorgesehen, daß zusätzlich zu der den Steuer kolben aufnehmenden Längsbohrung mit einem ersten Durchmesser d eine zweite einen größeren Durchmesser D als erste Bohrung aufweisende Bohrung derart ausgebildet wird, daß sich beide Bohrungen schneiden. Die Gehäusesteuerkanten werden dort ge bildet, wo sich die erste oder Längsbohrung mit der zweiten oder Querbohrung schneidet.

Vorzugsweise verlaufen die Längsbohrung und die Querbohrung senkrecht zueinander.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Her stellung von Steuerkanten in einem Ventilgehäuse. Gemäß diesem Verfahren werden die Steuerkanten dadurch hergestellt, daß man quer zu einer den Steuerkolben aufnehmenden Längsbohrung eine Querbohrung vorsieht, die einen größeren Durchmesser besitzt als die Längsbohrung und diese schneidet.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung sieht ferner speziell ein Ventil, und zwar ins besondere ein Vier-Wegeventil derart vor, daß die am bzw. im Gehäuse vorgesehenen Steuerkanten einmal durch eine zentrische Querbohrung zur Längsbohrung für den Steuerkolben sowie den Anschlußbohrungen A, P und B angeordnet und nach außen ver schlossen sind, und mit dem Pumpenanschluß in Verbindung ste hen. Die die Verbindung zum Tank steuernden Gehäuse-Steuerkan ten sind nach außen verlegt und werden von den Gehäuse-Stirn seiten gebildet. Der Steuerkolben des Ventils weist zu diesem Zweck Steuerkolbenabschnitte auf, die außerhalb der Gehäuse bohrung angeordnet sind und mit den Steuerkanten am Gehäuse zusammenwirken. Vorzugsweise erfolgt die Führung des Steuer kolbens durch im Bereich der Längs- oder Führungsbohrung für den Steuerkolben angeordnete Führungsflügel, die die Durch gänge der Arbeitsflüssigkeit von den Verbrauchern zum Tank gewährleisten.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungs beispiel eines Vier-Wegeventils, und zwar speziell eines 4/3-Wegeventils;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein 4/3-Wegeventil gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei hier das Ventil der Fig. 1 zusammen mit Betätigungsmagneten dargestellt ist;

Fig. 4 einen Schnitt längs Linie 4-4 in Fig. 5;

Fig. 5 einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils;

Fig. 7 einen schematischen Teilschnitt durch ein verbessertes Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 gezeigten Ventils.

In Fig. 1 ist im Längsschnitt ein 4/3-Wegeventil 10 darge stellt, welches ein Gehäuse 11 aufweist, in dem eine erste oder Längsbohrung 12 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 12 ist ein Kolben 13 zur Erreichung der vorgesehenen Schaltstel lungen hin- und herbewegbar angeordnet. Die Längsbohrung 12 besitzt einen ersten Durchmesser d.

Die Längsbohrung 12 schneidend vorzugsweise senkrecht zu die ser verlaufend ist eine zweite oder Querbohrung 14 vorgesehen. Die Querbohrung 14 besitzt einen Durchmesser D, der vorzugs weise größer ist als der Durchmesser d der Längsbohrung 12. Vorzugsweise sind die Längs- und Querbohrungen derart angeord net, daß sich die Mittelachse der Längsbohrung mit der Mittel achse der Querbohrung schneiden und zwar vorzugsweise senk recht. Dort wo sich die kreiszylinderförmigen Oberflächen der Längs- und Querbohrungen schneiden, werden die gehäuseseitigen Steuerkanten gebildet, die nicht in einer Ebene verlaufen, sondern sich je nach der Größe des Durchmessers D mehr (für ein kleineres D) oder weniger (für ein größeres D) krümmen. Diese gehäuseseitigen Steuerkanten sind in Fig. 1 mit 1A und 2A bezeichnet. An einem Kolbenabschnitt oder Kolbensteg 20 sind die zugehörigen (vorzugsweise in einer Ebene verlaufen den) Steuerkanten 1B und 2B vorgesehen. Die Steuerkanten 1A und 1B bilden das Steuerkantenpaar 1, das mit dem gleicher weise bezeichneten Steuerkantenpaar 1 in Fig. 2 vergleichbar ist. Die Steuerkanten 2A und 2B bilden das Steuerkantenpaar 2, welches dem Steuerkolbenpaar 2 in Fig. 2 entspricht.

Das Steuerkantenpaar 1, 2 kann auch dadurch gebildet werden, daß anstelle der Querbohrung 14, ähnlich wie dies Fig. 2 zeigt, um die Längsbohrung 12 ein Ringkanal eingearbeitet wird, durch welchen sich die (nicht gekrümmten) gehäuseseiti gen Steuerkanten 1A und 2A ergeben.

Bevor auf die Ausbildung der den Steuerkolbenpaaren 3 und 4 in Fig. 2 entsprechenden Steuerkolbenpaare 3 und 4 in Fig. 1 ein gegangen wird, sei zunächst noch auf einen Nutzanschlußkanal 15 mit einem Anschluß A sowie einen Nutzanschlußkanal 16 und Anschluß B hingewiesen. Ferner ist ein Pumpenanschlußkanal 17 - vgl. Fig. 5 - vorgesehen, der schematisch auch in Fig. 1 dargestellt ist, obwohl dieser Kanal 17 eigentlich sozusagen oberhalb des in Fig. 1 gezeigten Schnitts liegen müßte. Der ebenfalls in Fig. 5 gezeigte Tankanschlußkanal ist ebenfalls schematisch in Fig. 1 angedeutet. Ferner zeigt Fig. 5 im Schnitt einen Kanal 19, der schematisch in Fig. 1 gezeigt ist und im Gehäuse 11 verläuft, um die Verbindung zum Tankan schlußkanal 18 bzw. zum Anschluß T vorzusehen, und zwar in Verbindung der zu beiden Seiten der Stirnseiten des Ventilge häuses 11 gebildeten Tankanschlußräume 29.

An seinen beiden Enden ist der Steuerkolben 13 mit einem Kol benabschnitt 21 bzw. einem Kolbenabschnitt 22 ausgebildet. Zwischen dem Kolbenabschnitt 21 und dem Kolbenabschnitt 20 erstreckt sich ein einen verjüngten Durchmesser aufweisender Kolbenhals 23, während sich zwischen dem Kolbenabschnitt 20 und dem Kolbenabschnitt 22 ein Kolbenhals 24 erstreckt. Im Bereich des Kolbenhalses 23 ist ein Führungs- oder Flügelteil 25 ausgebildet und im Bereich des Kolbenhalses 24 ist ein Führungsteil 26 ausgebildet. Jedes Führungsteil 25, 26 besitzt Gleitstege 27, so daß der Durchgang der Arbeitsflüssigkeit von den Verbrauchern zum Tank T gewährleistet ist. Diese Füh rungsteile 25, 26 verbessern die Führung des Steuerkolbens 13, der durch die Kolbenabschnitte 21 und 22 Steuerkanten 4B bzw. 3B bildet. Ferner bilden die Stirnseiten 11a, 11b des Gehäuses 11 Steuerkanten 3A bzw. 4A. Die den Steuerkantenpaaren 3 und 4 in Fig. 2 entsprechenden Steuerkantenpaare 3 und 4 sind also erfindungsgemäß sozusagen nach außen verlegt.

Da von den Steuerkantenpaaren 3 und 4 in Fig. 1 nur Druckmit tel zum Tank T gelangen kann, sind die bereits erwähnten Räume 29 beidseitig vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Räume 29 durch an den Stirnseiten des Gehäuses 11 angeordnete Anschlußplatten 28 gebildet. Die beiden Räume 29 stehen über eine Bohrung 19 mit dem Tankverbindungskanal 18 in Verbindung. Die Kanäle 18 und 19 liegen vorzugsweise in einer ersten Ebene. Ferner liegen die Längsbohrung 12 sowie die Nutzanschlußkanäle 15, 16 in einer gemeinsamen zweiten Ebene. Der Pumpenanschlußkanal 17 liegt ferner in einer dritten Ebene oberhalb der zweiten Ebene, wobei letztere ihrerseits oberhalb der ersten Ebene angeordnet ist. Die Querbohrung 14 ist vor zugsweise eine Sackbohrung, die an ihrem offenen Ende durch einen Stopfen verschlossen wird. Auch die Nutzanschlußkanäle 15 und 16 sind vorzugsweise Sackbohrungen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt insbesondere die Anschlußplatten 28, die vorzugs weise Bestandteile des Magneten 40 bzw. 41 sind,im Detail und deren Abdichtung gegenüber den Stirnflächen des Gehäuses 11. Ferner sind die Räume 29 dargestellt. Darüber hinaus sieht man die Stößel der Betätigungsmagnete 40 und 41, welche die Ver schiebung des Steuerkolbens 13 in der einen oder anderen Richtung bewirken können.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittdarstellung ähnlich Fig. 1, und zwar mit einem Ventilgehäuse 111, welches wiederum eine Längsbohrung 112 auf weist, in der ein Steuerkolben 130 hin- und herbewegbar ange ordnet ist. Ferner sind Tank-, Pumpen- sowie zwei Verbraucher anschlüsse T, P sowie AB dargestellt. Der Steuerkolben 130 besitzt drei Kolbenabschnitte 200, 201 und 202, deren jeder Steuerkanten aufweist, die mit Steuerkanten zusammenwirken, welche von Querbohrungen 140, 141 und 142 zusammen mit der Längsbohrung 112 gebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die zusätzlichen Anschlußplatten 28 mit den Räumen 29 vermieden.

Obwohl die beiden gezeigten Ausführungsbeispiele jeweils ein 4/3-Wegeventil betreffen, ist dem Fachmann doch klar, daß die erfindungsgemäßen Prinzipien auch bei anderen Ventilarten einsetzbar sind.

Fig. 7 zeigt noch einen schematischen Teil-Längsschnitt einer Ventilkonstruktion ähnlich Fig. 1, wobei hier noch Mittel vor gesehen sind, um die auf den Steuerkolben 13 einwirkenden Strömungskräfte nach dem Prinzip der Strahlumlenkung (Pelton- Schaufel) zu kompensieren. Für die in Fig. 7 gezeigte Schalt stellung des Ventils 10 treten die in Richtung der Pfeile 9 wirkenden Strömungskräfte auf, die durch eine Kraft 8 kompen siert werden. Diese Strömungskraftkompensation wird erreicht durch Anordnen eines Führungsrings 80 an der Stirnseite des Gehäuses 11 und die Anbringung eines Strömungsumkehrtellers 81. Auf diese Weise wird die erwähnte Kompensationskraft 8 erzeugt.

Claims

1. Ventil (10) mit
einem Gehäuse (11),
einer im Gehäuse ausgebildeten einen ersten Durchmesser (d) besitzenden ersten Bohrung (Längsbohrung),
der Längsbohrung in Verbindung stehende Anschlußkanäle (15, 16, 17, 18) zur Verbindung mit Pumpen-, Tank- sowie Verbraucheranschlüssen, und
einem in der Längsbohrung angeordneten Steuerkolben, der in der Längsbohrung hin- und herbewegbar angeordnet ist und gewünschte Verbindungen über im Gehäuse (11) sowie am Steuerkolben gebildete Steuerkantenpaare zwischen den Anschlüssen vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten des Gehäuses mit entsprechenden Steuerkanten des Kolbens zusammenwir kende Steuerkanten bilden.

2. Ventil (10) mit
einem Gehäuse (11),
einer im Gehäuse ausgebildeten einen ersten Durchmesser (d) besitzenden ersten Bohrung (Längsbohrung),
der Längsbohrung in Verbindung stehende Anschlußkanäle (15, 16, 17, 18) zur Verbindung mit Pumpen-, Tank- sowie Verbraucheranschlüssen, und
einem in der Längsbohrung angeordneten Steuerkolben, der in der Längsbohrung hin- und herbewegbar angeordnet ist und gewünschte Verbindungen über im Gehäuse (11) sowie am Steuerkolben gebildete Steuerkantenpaare zwischen den Anschlüssen vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Verbraucheran schlüssen (A bzw. B) zum Tank führenden Steuerkanten (3 und 4) an der Außenseite des Gehäuses (10) liegen.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerkanten im Gehäuse durch eine Quer bohrung gebildet werden.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerkanten im Gehäuse durch die Plan flächen einer zur Bohrung (12) konzentrischen Ringnut gebildet werden.

5. Ventil (10) mit
einem Gehäuse (11),
einer im Gehäuse ausgebildeten einen ersten Durchmesser (d) besitzenden ersten Bohrung (Längsbohrung),
der Längsbohrung in Verbindung stehende Anschlußkanäle (15, 16, 17, 18) zur Verbindung mit Pumpen-, Tank- sowie Verbraucheranschlüssen, und
einem in der Längsbohrung angeordneten Steuerkolben, der in der Längsbohrung hin- und herbewegbar angeordnet ist und gewünschte Verbindungen über im Gehäuse (11) sowie am Steuerkolben gebildete Steuerkantenpaare zwischen den Anschlüssen vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Gehäusesteuerkanten mindestens eine zweite Bohrung (Querbohrung) mit einem Durchmesser (D) größer als der Durchmesser der Längsbohrung, die Längsbohrung schneidend im Gehäuse ausgebildet ist.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung senkrecht zur Längsbohrung verläuft.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung zwei Steuerkanten (1A, 2A) bildet, die mit an einem Kolbensteg (20) ausgebildeten Steuerkanten (1B, 2B) zusammenarbei ten.

8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an einer oder beiden Stirnseiten durch die Längsbohrung am Gehäuse (11) erzeugte Steuerkanten (3a, 4a) bildet.

9. Vier-Wegeventil mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse ausge bildeten Längsbohrung, einem in der Längsbohrung angeord neten Steuerkolben, im Gehäuse angeordneten Anschlußboh rungen für Pumpe, Tank und Verbraucher, einer - vorzugs weise zentrischen - quer zur Längsbohrung verlaufenden Querbohrung, die nach außen hin verschlossen ist und zusammen mit der Längsbohrung inneliegende Steuerkanten bildet, über die Druckmittel entsprechend der jeweiligen Stellung des Steuerkolbens geleitet wird, wobei ferner die die Verbindung vorzugsweise zum Tank steuernden Gehäuse steuerkanten nach außen verlegt sind und von den Gehäuse stirnseiten gebildet werden.

10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben zur Zusammenarbeit mit den innenliegenden gekrümmten durch Längs- und Querbohrung gebildeten Steuerkanten einen oder mehrere Kolbenstege (Kolbenabschnitte) (20) aufweist.

11. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Enden des Steuerkolbens (13) Kolbenabschnitte (21, 22) vorgese hen sind, die Steuerkanten (3b, 4b) bilden, welche mit vom Gehäuse (11) gebildeten Steuerkanten (3a, 4a) zusammenar beiten.

12. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kolben abschnitten (20, 21, 22) Kolbenhälse vorgesehen sind, wo bei im Bereich der Kolbenhälse Anschlußkanäle (15, 16) enden.

13. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten des Ventilgehäuses (11) mindestens eine vorzugsweise zwei Anschlußplatten (28) vorgesehen sind, welche eine Verbin dung des durch die dortigen Steuerkanten zugemessenen Druckmittels mit dem Tankanschlußkanal (18) gestatten.

14. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11) Kanäle oder Bohrungen (19) vorgesehen sind, welche die Stirnseiten des Gehäuses (11) mit dem Tankanschlußkanal (18) verbinden.

15. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußplatten (28) an den Stirnseiten befestigt sind, welche Räume (29) bil den, die mit dem bzw. den Kanälen (19) in Verbindung stehen.

16. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kolbenhälse (23, 24) Führungsteile (25, 26) mit Gleit stegen (27) vorgesehen sind.

17. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je nach der ge wünschten Krümmung der gehäuseseitigen Steuerkanten (1A, 2A) der Durchmesser (D) der Bohrung (14) größer (kleinere Krümmung) oder kleiner (größere Krümmung) gewählt wird.

18. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (112) von mehreren Querbohrungen (140, 141, 142) durch setzt ist, um mehrere gehäuseseitige Steuerkanten zu bil den, die mit entsprechenden Steuerkanten eines Steuerkol bens (130) zusammenarbeiten.

19. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von Strömungskräften Strömungskompensationsmittel zwischen Gehäuse und Steuerkolben vorgesehen sind.

20. Ventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskompensationsmittel einen Führungsring mindestens an einer Stirnseite des Gehäuses aufweisen und einen vorzugsweise gekrümmten den Führungsring teilweise umfassenden Umkehrteller (81) befestigt am Steuerkolben.

21. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenanschlußka nal (17), die Verbraucheranschlußkanäle (15, 16) und der Tankanschlußkanal (18) jeweils in einer unterschiedlichen Ebene angeordnet sind, wobei die Anschlußkanäle (15, 16) in einer Ebene mit der Längsbohrung (12) vorgesehen sind.

22. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die beiden Stirn seiten verbindender in der Form einer Längsbohrung ausge bildeter Kanal (19) vorgesehen ist, der mit einer dazu senkrecht stehenden Querbohrung in Verbindung steht, die als Tankanschlußkanal (18) dient.