DE102004012710B3 - Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen - Google Patents

Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen Download PDF

Info

Publication number
DE102004012710B3
DE102004012710B3 DE200410012710 DE102004012710A DE102004012710B3 DE 102004012710 B3 DE102004012710 B3 DE 102004012710B3 DE 200410012710 DE200410012710 DE 200410012710 DE 102004012710 A DE102004012710 A DE 102004012710A DE 102004012710 B3 DE102004012710 B3 DE 102004012710B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
piston
resistance
pump
valve piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200410012710
Other languages
English (en)
Inventor
Franz Fuchshumer
Andreas Prof. Kugi
Stefan Rundstadler
Joachim Morsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac Electronic GmbH
Original Assignee
Hydac Electronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac Electronic GmbH filed Critical Hydac Electronic GmbH
Priority to DE200410012710 priority Critical patent/DE102004012710B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004012710B3 publication Critical patent/DE102004012710B3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0027Pulsation and noise damping means
    • F04B39/0055Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0446Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces
    • F16K17/046Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces the valve being of the gate valve type or the sliding valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1226Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston the fluid circulating through the piston

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen, mit einem Ventilgehäuse (26) mit mindestens einem Pumpen (P)-, einem Tank (T)- sowie einem Verbraucheranschluß (V) und mit einem innerhalb des Ventilgehäuses (26) verfahrbaren Ventilkolben (22), der unter der Wirkung eines in einer Federkammer (30) aufgenommenen und dem Fluiddruck ausgesetzten Kraftspeichers, insbesondere einer Druckfeder (28), steht und in Abhängigkeit seiner Kolben-Verfahrstellung fluidführende Verbindungen zwischen den Anschlüssen (P, T, V) herstellt. Dadurch, dass ein hydraulischer Widerstandsteiler vorhanden ist, mit dessen Hilfe der Fluiddruck in der Federkammer (30) statisch über die Kolben-Verfahrstellung einstellbar ist, ergibt sich der Vorteil, dass der störende Einfluß der wesentlich höheren Dynamik des Druckes im Vergleich zum Feder-Massesystem (Ventilkolben und Vorspannfeder) auf den Ventilkolben kompensiert ist und hieraus resultiert ein stabiles Verhalten des Ventils in allen Arbeitspunkten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Vorspannventil für Ventilpumpen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
  • Zum Stand der Technik gehört es beispielsweise, eigenversorgte Axialkolben pumpenausgangsseitig mit einem sog. Vorspannblock zu versehen, wobei ein Sitzventil dieses Blockes den fluidführenden Weg zwischen Pumpen- und Verbraucheranschluß als Lastanschluß ansteuert. Der Ventilkolben des dahingehenden Sitzventils ist über eine Druckfeder als Kraftspeicher in einem Federraum beaufschlagt, wobei bei der bekannten Lösung innerhalb des Kolbens eine feststehende Drossel eine fluidführende Verbindung herstellt zwischen dem Sitzventileingang und dem Federraum des Ventils. Der dahingehende Federraum ist wiederum fluidführend mit einem Druckbegrenzungsventil üblicher Bauart verbunden. Sofern der Federraum des Sitzventils mit einem dahingehenden Druckbegrenzungsventil abgesichert ist, besteht das Problem eines solchen Aufbaus darin, dass das Druckbegrenzungsventil bei großen Hubbewegungen des Ventilkolbens schnell sein muß, um eine schnelle Reaktion der Axialkolbenpumpe zu gewährleisten. Die Folge davon ist, dass bei geringen Hubbewegungen des Ventilkolbens der ganze Volumenstrom in annähernd unendlich kurzer Zeit über das Druckbegrenzungsventil abzubauen ist und der Druck im Federraum zusammenbricht, um sich dann sofort wieder aufzubauen. Das Druckbegrenzungsventil wird dann insoweit zu Schwingungen angeregt und demzufolge schwingt der Ventilkolben und in weitergehender Folge schwingt die Pumpenverstellung mit. Letzteres hat aber zur Folge, dass die Pumpe sich nicht schnell und exakt genug auf Laständerungen am Verbraucher einstellen kann, was sich dann nachteilig auf den Betrieb einer hydraulischen Arbeitsvorrichtung auswirken kann, die insoweit die genannte Last bildet.
  • Durch die U.S. 6,026,840 A ist ein gattungsgemäßes Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen bekannt, mit einem Ventilgehäuse mit mindestens einem Pumpen-, einem Tank- sowie einem Verbraucheranschluß und mit einem innerhalb des Ventilgehäuses verfahrbaren Ventilkolben, der unter der Wirkung eines in einer Federkammer aufgenommenen und dem Fluiddruck ausgesetzten Kraftspeichers, insbesondere einer Druckfeder, steht und in Abhängigkeit seiner Kolben-Verfahrstellung fluidführende Verbindungen zwischen den Anschlüssen herstellt, und mit einem variable hydraulische Widerstände aufweisenden Widerstandsteiler, mit dessen Hilfe der Fluiddruck in der Federkammer statisch über die Kolbenverfahrstellung einstellbar ist.
  • Bei der bekannten Lösung wird der Ventilkolben über eine Druckfeder federbelastet in einem Ventilgehäuse verfahrbar geführt, das über die genannten Anschlüsse verfügt. Der Kolben weist in etwa mittig eine gegen über seinem sonstigen zylindrischen Außenumfang zurücktretende nutartige Vertiefung auf, die in Richtung eines der Pumpenanschlüsse am Gehäuse sich nach außen konisch verbreitert. Der massiv ausgebildete Ventilkolben weist mittig einen Zentralkanal auf, der in radialer Richtung aus dem Ventilkolben im Bereich der Nut ausmündet. Sowohl ein Verbraucher- als auch ein Tankanschluß münden bei der bekannten Lösung in einen zuordenbaren Ringraum ein, der im Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Ventilkolbens und der jeweils in Abhängigkeit der Verfahrstellung des Ventilkolbens von der Nut zumindest teilweise überfahrbar ist. Ferner steuert das freie Ventilkolbenende eine Ringnut mit einem zugehörigen weiteren Pumpenanschluß im Gehäuse an. Insbesondere durch die konisch sich verbreiternde Nutgestaltung ist im Hinblick auf den Überfahrweg des Ventilkolbens eine Art Drosselfunktion realisiert, so dass sich hieraus variable hydraulische Widerstände für einen hydraulischen Widerstandsteiler bei einem Ventil ergeben.
  • Dadurch, dass bei der bekannten Lösung ein hydraulischer Widerstandsteiler mit variablen hydraulischen Widerständen realisiert ist, ist mit dessen Hilfe der Fluiddruck in der Federkammer des Kolbens statisch über die Kolben-Verfahrstellung einstellbar, was den Vorteil ergibt, dass der störende Einfluß der wesentlich höheren Dynamik des Druckes im Vergleich zum sonstigen beschriebenen Feder-Massesystem (Ventilkolben und Vorspannfeder) auf den Ventilkolben kompensiert ist und hieraus resultiert ein weitgehend stabiles Verhalten des bekannten Ventils in allen Arbeitspunkten.
  • Bei der bekannten Lösung ist jedoch eine sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit für den Ventilkolben insbesondere im Bereich der nutförmigen Vertiefung notwendig, um in jeder Verfahrstellung des Kolbens die benötigten stabilen Verhältnisse herstellen zu können. Auch ist aufgrund des massiven Aufbaus des Ventilkolbens ein schnelles Ansteuern aufgrund der zu beherr schenden Massenträgheitskräfte nicht immer gewährleistet, was wiederum zu lasten der Eigendynamik der bekannten Ventilkonstruktion geht, die darüber hinaus teuer und aufwendig in der Herstellung ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Lösungen unter Beibehalten ihrer Vorteile dahingehend weiter zu verbessern, dass ein Ventil geschaffen ist, das sicherstellt, dass die genannten Schwingungen reduziert sind oder erst gar nicht auftreten, um dergestalt zu ermöglichen, dass die Pumpe rasch und exakt auf Laständerungen am hydraulischen Verbraucher reagieren kann. Eine weitere Aufgabe ist darin zu sehen, die Ventillösung von ihrem Herstell-, Montage- und Wartungsaufwand zu reduzieren. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
  • Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zumindest einer der variablen hydraulischen Widerstände eine Durchlässe bildende Perforierung aufweist und dass alle Durchlässe in hohlzylindrischen Teilen des Ventilkolbens angeordnet sind, ergibt sich gegenüber den bekannten Lösungen eine verbesserte Dynamik; letzteres auch schon deshalb weil sich der hohlzylindrische Ventilkolben mit seiner geringeren Massenträgheit schneller ansteuern läßt. Da die Durchlässe sich in kostengünstiger Weise als Perforierung in den Hohlventilkolben einbringen lassen, ist insofern der Herstellaufwand und die hierauf bezogenen Herstellkosten reduziert und im übrigen läßt sich der dahingehende Kolben auch im Wartungsfall problemloser austauschen. Da bei der erfindungsgemäßen Lösung in den Ventilhohlkolben keine langgezogenen Nutgänge einzubringen sind, sondern in diesem selbst sich die Durchlässe befinden, lassen sich die Einbaumaße entsprechend reduzieren, so dass die erfindungsgemäße Ventillösung auch bei beengten Einbauverhältnissen Anwendung finden kann. Insgesamtist bei der erfindungsgemäßen Ventillösung mit hohlzylindrischem Ventilkolben und eingebrachten Durchlässen in der Art einer Perforierung der störende Einfluß der wesentlich höheren Dynamik sicher beherrschbar und kompensiert, so dass sich hieraus insgesamt ein verbessertes stabiles Verhalten des Ventils in allen Arbeitspunkten ergibt.
  • Aufgrund der Gewährleistung der Stabilität in allen Arbeitspunkten des erfindungsgemäßen Ventils erreicht man dann in Verbindung mit hydraulischen Verstellpumpen, wie eigenversorgten Axialkolbenpumpen, ein wesentlich besseres stationäres Verhalten der Lastdruckregelung, vor allem in einem Lastdruckbereich unterhalb des minimalen Öffnungsdruckes des Ventils.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Konzept wird die Öffnungscharakteristik des Ventils mittels der einstellbaren Federvorspannung, der Federkonstante und den von der Ventilkolbenposition abhängigen hydraulischen Widerständen als Bestandteile des hydraulischen Widerstandsteilers vorgegeben.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ventils sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Ventil anhand zweier Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
  • 1 den Aufbau einer hydraulischen Schaltung, indem ein übliches Vorspannventil eingesetzt wird, wobei der dahingehende Aufbau zum Stand der Technik zählt;
  • 2 in der Art eines Schaltplanes den grundsätzlichen Aufbau eines hydraulischen Widerstandsteilers mit Einzelwiderständen, soweit er durch das erfindungsgemäße Ventil realisiert ist;
  • 3a3d in verschiedenen Ansichten und im Schnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils mit herausgestellten Einzelkomponenten;
  • 4a4d in verschiedenen Ansichten und im Schnitt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils mit herausgestellten Einzelkomponenten.
  • Der in 1 zum Stand der Technik zählende hydraulische Aufbau bezeichnet als Ganzes mit 10 eine eigenversorgte Axialkolbenpumpe mit einem oberen Verstellkolben 12 und einem unteren Verstellkolben 14. Die genannten Kolben 12, 14 können auch mehrfach vorhanden sein. Ferner erfolgt die Ansteuerung der Axialkolbenpumpe 10 über eine Ansteuerung 16 in Form eines 3/3-Wege-Ventils. Der dahingehende Aufbau einer Axialkolbenpumpe 10 ist üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen wird. An den Ausgang der Axialkolbenpumpe 10 ist ein als Ganzes mit 18 bezeichneter Vorspannblock angeschlossen mit einem Sitzventil 20 als Vorspannventil. In dem Sitzventil 20 ist längsverfahrbar ein Ventilkolben 22 geführt, der auf seiner der Pumpe 10 zugewandten Seite eine Drossel 24 mit vorgebbarem Querschnitt aufweist als hydraulischen Widerstand. Zwischen Ventilgehäuse 26 des Sitzventils 20 und dem in Blickrichtung auf die 1 gesehen oberen Ende des Ventilkolbens 22 befindet sich ein Kraftspeicher in Form einer Druckfeder 28. Die dahingehende Druckfeder 28 ist in einer Federkammer 30 im Ventilgehäuse 26 angeordnet. In diese Federkammer 30 mündet auf der einen Seite die fluidführende Verbindung zu der Drossel 24 und auf der anderen Seite ist fluidführend ein übliches Druckbegrenzungsventil 32 angeschlossen. Der Ausgang des Druckbegrenzungsventils 32 führt einmal zum Tank T und einmal zurück zu einer Anschlußstelle 34 im Ventilgehäuse 26, die in einen Bereich des Ventilgehäuses 26 mündet, der von dem Ventilkolben 22 in jeder seiner Verfahrstellung überdeckt ist. Auf der Fluidausgangsseite des Sitzventils 20 ist über eine entsprechende Verbindungsleitung ein Verbraucher 36 angeordnet, der als hydraulische Arbeitsgerätschaft od. dgl. die Last der vorliegenden hydraulischen Schaltung darstellt. Der dahingehende Verbraucher 36 ist wiederum fluidführend an den Tank T angeschlossen.
  • Dergestalt weist das Sitzventil 20 einen Pumpenanschluß P auf, einen Verbraucheranschiuß V sowie in Verlängerung über das Druckbegrenzungsventil 32 einen Tankanschluß T.
  • Bei der Regelung des Pumpendruckes bzw. des Pumpenvolumenstromes von eigenversorgten Axialkolbenpumpen ist aufgrund der Konstruktion des Einstellmechanismus einer Schwenkscheibe 38, an der die Kolben 12, 14 angelenkt sind, immer ein gewisser minimaler Pumpendruck zu gewährleisten, damit die Schwenkscheibe 38 gegen die Rückstellfeder 40 verstellt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Axialkolbenpumpe 10 mit dem Vorspannblock 18 und dem Sitzventil 20 sowie dem Druckbegrenzungsventil 32 als sog. Vorspannventil ausgestattet, welches bei Abfall des Lastdruckes unter den minimalen Versorgungsdruck die Last kontinuierlich von der Versorgung trennt und damit ein weiteres Abfallen des Pumpendruckes verhindert. Letzteres ist deshalb erforderlich, weil sonst jener Lastfall eintreten könnte, bei welchem die Pumpe 10 den maximalen Volumenstrom liefert aber den pumpenabhängigen Mindestdruck für eine Rückstellung der Schwenkscheibe 38 nicht mehr erreicht und somit eine Steuerung der Pumpe 10 unmöglich wird. Sofern bei der bekannten Lösung der Federraum 30 über das Druckbegrenzungsventil 32 abgesichert ist, tritt das Problem auf, dass das Druckbegrenzungsventil 32 bei großen Hubbewegungen des Ventilkolbens 22 schnell sein muß, um eine schnelle Reaktion der Pumpe 10 zu gewährleisten. Hierbei kann es zu Schwingbewegungen der beweglichen Teile des Druckbegrenzungsventils 32 kommen mit der Folge, dass dann auch der Ventilkolben 22 und in Folge die Pumpeneinstellung der Axialkolbenpumpe 10 selbst schwingt. Dahingehende Einschwingvorgänge sind aber schädlich, da die Axialkolbenpumpe 10 dann nicht mehr zeitlich schnell und exakt auf Laständerungen des Verbrauchers 36 reagieren kann.
  • Die angesprochene Situation verschlechtert sich noch weiter, sofern man das Druckbegrenzungsventil 32 entfallen läßt und eine Ansteuerung des lastabhängigen Volumenstromes nur über das Sitzventil 20 des Vorspannblockes 18 vornimmt. Ohne Druckbegrenzungsventil 32 zeigt dann das Vorspannventil in Form des Sitzventils 20 in gewissen Bereichen verstärkt ein instabiles Verhalten, wobei vor allem in einem Lastdruckbereich unterhalb des Öffnungsdruckes des Vorspannventils das Ventil 20 nur geringfügig öffnet und somit können schon geringe Schwingungen des Ventilkolbens 22 zu großen Lastdruckschwankungen führen, die auch durch eine sehr aufwendige Regelung nicht zufriedenstellend beseitigt werden können. Bei höherem Lastdruckniveau ist dieses Verhalten regelmäßig nicht zu beobachten, da dann das Vorspannventil 20 maximal geöffnet hat und sich am mechanischen Anschlag befindet.
  • Dies vorausgeschickt, wird im folgenden anhand der 2ff das neue erfindungsgemäße Ventilkonzept vorgestellt, das an die Stelle des Vorspannblockes 18 mit dem bekannten Sitzventil 20 treten soll. Dabei werden im folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet, wie vorstehend angegeben, wobei dann das insoweit Ausgeführte auch mit den erfindungsgemäßen Modifikationen für die Bauteile mit denselben Bezugszeichen gilt.
  • Die 2 zeigt in der Art eines hydraulischen Schaltplanes den grundsätzlichen Aufbau des als Ganzes mit 42 bezeichneten hydraulischen Widerstandsteilers mit seinen Einzelwiderständen 44, 46 und 48, wie er in dem erfindungsgemäßen Sitzventil 20 Anwendung findet, wobei der Einzelwiderstand 44, sofern er fest vorgegeben ist, der bekannten Drossel 24 im Ventilkolben 22 gemäß dem bekannten Vorspannblock 18 entspricht. Die Größe des hydraulischen Widerstandes für den Einzelwiderstand 48 gemäß der Schaltdarstellung nach der 2 hängt von der Lastsituation am Verbraucher 36 mit ab und ansonsten sind die hydraulischen Widerstände der Einzelwiderstände 44, 46 abhängig von der Verfahrstellung oder der Position des Ventilkolbens 22 im Ventilgehäuse 26.
  • Der weitere hydraulische Einzelwiderstand 44 kann gleichfalls abhängig gestaltet werden von der Ventilkolbenposition oder, wie bereits dargelegt, in der Art eines feststehenden Drosselquerschnitts. Die letztgenannte feststehende Drosselquerschnittslösung ist Gegenstand der Ausführungsform nach den 3a bis 3d, wohingegen die kolbenabhängige variable Gestaltung Gegenstand des zweiten Ausführungsbeispiels nach den 4a bis 4d ist. Zwischen den hydraulischen Einzelwiderständen 44 und 46 des hydraulischen Widerstandsteilers 42 ist der Druckraum der Federkammer 30 angeschlossen. Ferner sind die beiden hydraulischen Einzelwiderstände 44, 46 des Widerstandsteilers 42 im Nebenschluß über einen Abzweig in die Verbindungsleitung zwischen Pumpenanschluß P und Verbraucheranschluß V geschaltet. Wie die praktische Realisierung für das jeweilige Sitzventil 20 aussieht, wird dann noch konkret anhand der beiden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
  • Bei dem Konzept des hydraulischen Widerstandsteilers 42 wird die Öffnungscharakteristik des Sitzventils 20 als Vorspannventil im wesentlichen über die einstellbare Federvorspannung der Druckfeder 28, deren Federkonstante und den von der Verfahrstellung des Ventilkolbens 22 abhängigen hydraulischen Widerständen 46 und 48 vorgegeben, sofern der Einzelwiderstand 44 definiert ist; ansonsten ist dieser gleichfalls abhängig von der genannten Ventilkolbenposition.
  • Mit dem hydraulischen Widerstandsteiler 42 ist es möglich, den Druck in der Federkammer 30 statisch über die Kolbenposition (Verfahrweg) einzustellen. Dadurch ist der störende Einfluß der wesentlich höheren Dynamik des Druckes im Vergleich zum Feder-Masse-Sysem (Ventilkolben 22 und Vorspannfeder 28) auf den Ventilkolben 22 kompensiert und daraus resultiert ein stabiles Verhalten des Vorspannventils in allen seinen Arbeitspunkten. Dabei kann am Anfang des Ansteuerverhaltens der hydraulische Widerstand 44 größer sein als der hydraulische Widerstand 46 und anschließend drehen sich die Größenverhältnisse um, d.h. der hydraulische Widerstand 46 wird größer als der hydraulische Widerstand 44.
  • Aufgrund der Gewährleistung der Stabilität in allen Arbeitspunkten des Vorspannventils in Form des Sitzventils 20 erreicht man in Kombination mit der eigenversorgten Axialkolbenpumpe 10 ein verbessertes, stationäres Verhalten der Lastdruckregelung, vor allem in einem Lastdruckbereich unterhalb des minimalen Öffnungsdruckes des Sitzventils 20. Die Anwendung des Vorspann- oder Sitzventils 20 braucht nicht auf Axialkolbenpumpen eingeschränkt zu sein, sondern kann vielmehr Anwendung finden bei allen Arten von Verstellpumpen oder von hydraulischen Einrichtungen mit vergleichbarer Verstellpumpencharakteristik.
  • Da über den Widerstandsteiler 42 mit seinen beiden Einzelwiderständen 44, 46 jedenfalls immer ein druckabhängiger Leckagevolumenstrom fließt, verursacht dies eine gewisse Verlustleistung innerhalb des Sitzventils 20, welches aber durch eine sinnfällige Auslegung der beiden hydraulischen Einzelwiderstände 44, 46 in den üblichen, nicht störenden Grenzen gehalten werden kann.
  • Die 3a zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sitzventils 20, wobei der besseren Darstellung wegen das Ventilgehäuse 26 aufgeschnitten in Längsansicht wiedergegeben ist. Das Ventilgehäuse 26 (s. auch 3c, die nur das Gehäuse 26 betrifft) weist an seiner Unterseite den Pumpenanschluß P auf, der in das Innere des Ventilgehäuses 26 mündet. Ebenso münden radial in das Innere des Ventilgehäuses 26 der Tankanschluß T sowie der Verbraucheranschluß V. Die letzten beiden Anschlüsse münden in jeweils einen Ringraum 50, von denen der Ringraum 50 des Verbraucheranschlusses V größer bemessen ist als der Ringraum 50 des Tankanschlusses T.
  • Innerhalb des Ventilgehäuses 26 ist fängsverfahrbar ein Ventilkolben 22 geführt (s. Schnittdarstellung nach der 3b). Der Ventilkolben 22 ist im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und ist in Richtung der Federkammer 30 offen und nach unten hin zum Pumpenanschluß P mit einem Querboden 52 in der Art einer Trennwand versehen, in der in der Mitte in der Art einer Drossel mit fest vorgebbarem Querschnitt dergestalt der hydraulische Einzelwiderstand 44 realisiert ist. Oberhalb des Querbodens 52 und in der Art einer Perforierung sind in einer Radialebene Durchlässe 54 angeordnet in der Art von Einzelbohrungen parallel zum Querboden 52. In Blickrichtung auf die 3b gesehen ist unterhalb des Querbodens 52 eine weitere Reihe an Durchlässen 56 vorhanden, die einen größeren Bohrungsdurchmesser aufweisen als die Durchlässe 54 und insgesamt ist der derart gebildete Durchlaßquerschnitt der Durchlässe 56 größer bemessen als der der Durchlässe 54. Die kleineren Durchlässe 54 bilden zusammen mit dem Ringraum 50 als Teil des Tankanschlusses T den hydraulischen Widerstand 46 aus mit veränderlichen Widerstandswerten im Hinblick auf den Verschiebeweg des Ventilkolbens 22 im Ventilgehäuse 26. Des weiteren bilden die größer bemessenen Durchlässe 56 in Verbindung mit dem Ringraum 50 des Verbraucheranschlusses V den hydraulischen Einzelwiderstand 48 aus, wobei die Widerstandswerte wiederum abhängen von der Verfahrbewegung des Ventilkolbens 22, der gemäß der Darstellung nach der 3b in seiner leicht geöffneten Position wiedergegeben ist.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel eines Sitzventils 20 nach den 4a bis 4d entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach den 3a bis 3d, so dass insoweit auch wieder für dieselben Bauteile dieselben Bezugszeichen eingesetzt werden. Die Ausführungsform nach den 4a bis 4d unterscheidet sich nur insoweit, als der Einzelwiderstand 44 nicht mehr in Form einer feststehenden Drossel realisiert ist, sondern vielmehr gleichfalls variabel in Abhängigkeit von der Verfahrbewegung des Ventilkolbens 22 gehalten ist. Hierfür weist der Ventilkolben 22 in einer weiteren Radialebene und in der Art einer Perforierung Durchlässe 58 auf, die von ihrer Größe her den darüberliegenden Durchlässen 54 entsprechen. Die mittlere Reihe an Durchlässen 58 ist also im Ventilkolben 22 zwischen den Durchlässen 54 und den Durchlässen 56 aufgenommen und steuert insoweit einen weiteren Pumpenanschluß P an. Wie sich aus der Darstellung nach der 4d ergibt, ist dann der Querboden 52 oberhalb der Reihe an Durchlässen 56 geschlossen. Mit der zweiten Ausführungsform nach den 4ff läßt sich gleichfalls die hydraulische Widerstandsteilerschaltung nach der 2 realisieren mit der Maßgabe, dass nunmehr auch der Einzelwiderstand 44 in Abhängigkeit von der Ventilkolbenstellung 22 variabel gehalten ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Ventillösung ist die Stabilität in allen Arbeitspunkten des Sitzventils 20 gewährleistet, so dass man für den bevorzugten Anwendungsfall bei Verstellpumpen ein wesentlich verbessertes, stationäres Verhalten der Lastdruckregelung, vor allem in einem Lastdruckbereich unterhalb des minimalen Öffnungsdruckes des Sitzventils 20, gewährleisten kann.

Claims (10)

  1. Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen, mit einem Ventilgehäuse (26) mit mindestens einem Pumpen(P)-, einem Tank(T)- sowie einem Verbraucheranschluß (V) und mit einem innerhalb des Ventilgehäuses (26) verfahrbaren Ventilkolben (22), der unter der Wirkung eines in einer Federkammer (30) aufgenommenen und dem Fluiddruck ausgesetzten Kraftspeichers, insbesondere einer Druckfeder (28), steht und in Abhängigkeit seiner Kolben-Verfahrstellung fluidführende Verbindungen zwischen den Anschlüssen (P, T, V) herstellt, und mit einem variable hydraulische Widerstände (44, 46, 48) aufweisenden Widerstandsteiler (42), mit dessen Hilfe der Fluiddruck in der Federkammer (30) statisch über die Kolben-Verfahrstellung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der variablen hydraulischen Widerstände (44, 46, 48) eine Durchlässe (58, 54, 56) bildende Perforierung aufweist, und dass alle Durchlässe (58, 54, 56) in hohlzylindrischen Teilen des ausgebildeten Ventilkolbens (22) angeordnet sind.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der fluidführende Weg zum Tankanschluß (T) und zum Verbraucheranschluß (V) innerhalb des Ventilgehäuses (26) hydraulische Widerstände (46, 48) des Widerstandsteilers (42) aufweist und dass die jeweilige Größe des hydraulischen Widerstandes (46, 48) mit von der Verfahrstellung des Ventilkolbens (22) abhängt.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere fluidführende Weg zum Pumpenanschluß (P) innerhalb des Ventilgehäuses (26) einen hydraulischen Widerstand (44) des Widerstandsteilers (42) aufweist und dass die jeweilige Größe dieses hydraulischen Wider standes (44) mit von der Verfahrstellung des Ventilkolbens (22) abhängt.
  4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (58, 54, 56) unter Bildung einer einstellbaren Drossel den jeweils zuordenbaren Anschluß (P, V, T) überfahren.
  5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Federkammer (30) oberhalb der Durchlässe (54, 56), die zumindest einem der Pumpenanschlüsse (P) zugewandt sind, ein Querboden (52) eingezogen ist, der entweder geschlossen oder mit einer Drossel (24) konstanten Querschnittes versehen ist.
  6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der geschlossenen Stellung des Ventils der Ventilkolben (22) an einer Sitzfläche (23) im Ventilgehäuse (26) aufsitzt, die einen Pumpenanschluß (P) umfaßt.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass radial im Ventilgehäuse (26) von Richtung der Federkammer (30) kommend zunächst der jeweilige Tankanschluß (T) und dann der jeweilige Verbraucheranschluß (V) folgt und dass ein etwaig weiterer Pumpenanschluß (P) zwischen dem jeweiligen Tank(T)- und dem jeweiligen Verbraucheranschluß (V) radial im Ventilgehäuse (26) angeordnet ist.
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (22) in Richtung der Federkammer (30) offen ist und dass die Druckfeder (28) als Kraftspeicher sich mit ihrem einen Ende am Inneren des Ventilgehäuses (26) abstützt und mit ihrem anderen Ende an der Oberseite des Ventilkolbens (22).
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Anschlüsse (V, T) in einen Ringraum (50) des Ventilgehäuses (26) mündet, der den Ventilkolben (22) umfaßt.
  10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (50), der zum Verbraucheranschluß (V) führt, größer bemessen ist als der andere Ringraum (50).
DE200410012710 2004-03-16 2004-03-16 Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen Expired - Fee Related DE102004012710B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410012710 DE102004012710B3 (de) 2004-03-16 2004-03-16 Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410012710 DE102004012710B3 (de) 2004-03-16 2004-03-16 Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004012710B3 true DE102004012710B3 (de) 2005-12-22

Family

ID=35433379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410012710 Expired - Fee Related DE102004012710B3 (de) 2004-03-16 2004-03-16 Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004012710B3 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6026840A (en) * 1997-07-11 2000-02-22 Claas Industrietechnik Gmbh Hydraulic control system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6026840A (en) * 1997-07-11 2000-02-22 Claas Industrietechnik Gmbh Hydraulic control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2256072C3 (de) Anordnung zur Begrenzung der Reaktionskraft bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen
DE10136416A1 (de) Ventilblock für eine Regelvorrichtung, insbesondere für eine hydrostatische Maschine
DE102016011860A1 (de) Ventil einschließlich Ventilvorrichtung mit einem solchen Ventil
EP0667459B1 (de) Elektroproportionalmagnet-Ventileinheit
WO2009062564A1 (de) Hydraulische ventilvorrichtung
EP3721094B1 (de) Ventilvorrichtung
DE2420242C2 (de) Hydraulische Steuerschiebervorrichtung
DE102018204642A1 (de) Ventilbaugruppe mit Lasthaltung im Steuerschieber
DE3422978C2 (de) Vorrichtung zur Steuerung einer hydraulischen Stelleinrichtung
DE102007014550A1 (de) Ventilanordnung
DE102004012710B3 (de) Ventil, insbesondere Vorspannventil für Verstellpumpen
DE102008052338B3 (de) Hydraulische Schaltung zum Zentrieren von Steuerkolben/Bypassschaltung für elektrisch-proportionale Verstellungen
DE3401369A1 (de) Vorgesteuertes druckbegrenzungsventil
WO2005021978A1 (de) Hydraulisch gesteuertes ventil mit mindestens einem hydraulischen antrieb
EP1254316B1 (de) Steuervorrichtung für einen hydraulischen stellmotor
EP3173625A1 (de) Verstellpumpe mit einem einen verstellarm aufweisenden verstellring zur fördermengenverstellung der verstellpumpe
DE2502854A1 (de) Kolbenschiebersteuervorrichtung
DE102013206975A1 (de) Hydraulische Steuervorrichtung mit einseitiger Schieberansteuerung
EP0624732B1 (de) Hydraulische Steuereinrichtung
DE10156500C5 (de) Druckminderungsventil
EP0924427B1 (de) Leistungsregeleinrichtung
DE2738463A1 (de) Hydraulische steuervorrichtung fuer einen servomotor, insbesondere fuer fahrzeuglenkungen
DE102004023553B3 (de) Hydraulik-Ventilanordnung, insbesondere Wasserhydraulik-Ventilanordnung
DE102016119310A1 (de) Verbessertes Fluidsteuerventil
DE3914485C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee