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Die
Erfindung betrifft eine Regelventileinheit für eine Verstellvorrichtung
einer hydrostatischen Kolbenmaschine.
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Zur
Verstellung des Fördervolumens
einer hydrostatischen Kolbenmaschine ist es oft erforderlich, in
einer Verstellvorrichtung zwei in entgegengesetzter Richtung auf
einen Verstellkolben wirkende Stelldrücke einzustellen. Aus der
DE 195 40 654 C1 ist
hierzu ein Regelventil bekannt, bei dem ein Ventilkolben als Ventilelement
längs verschieblich
in einem Ventilgehäuse
angeordnet ist. Der Ventilkolben ist an seinen entgegengesetzt orientierten
Stirnflächen
jeweils mit einer Kraft beaufschlagbar. Durch eine axiale Bewegung
des Ventilkolbens in eine Richtung wird ein Eingangsdruckanschluss
mit einem ersten Ausgang verbunden. Gleichzeitig wird ein zweiter Ausgang
mit einem Tankanschluss verbunden. Bei einer Bewegung in der entgegengesetzten
Richtung wird der zweite Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss
verbunden und gleichzeitig der erste Ausgangsanschluss mit dem Tankanschluss
verbunden. Auf diese Weise lassen sich die beiden in entgegengesetzter
Richtung wirkenden und mit jeweils einem Ausgangsanschluss verbundenen
Stelldruckkammern auf eine nach Richtung und Höhe einstellbare Kraftdifferenz
einstellen. Die daraus resultierende Stellbewegung des Stellkolbens
wird als Rückführkraft über ein
Rückführelement
auf den Ventilkolben mechanisch zurückgekoppelt. Die Stellbewegung
wird durch das Rückführelement übertragen und
lenkt einen von zwei Schenkeln aus. Die beiden Schenkel sind über eine
Feder miteinander verbunden, wobei sich der jeweils nicht ausgelenkte
Schenkel an einem Mitnahmestift des Ventilkolbens abstützt. Auf
diese Weise wird die Stellbewegung durch Spannen der die beiden
Schenkel verbindenden Feder auf den Ventilkolben so übertragen,
dass die resultierende Kraft der Auslenkung des Ventilkolbens entgegenwirkt.
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Die
beschriebene Verstellvorrichtung hat den Nachteil, dass ein erheblicher
mechanischer Aufwand erforderlich ist. Aufgrund des einteiligen
Ventilkolbens ist es zudem erforderlich, dass in dem Ventilgehäuse eine
sehr exakt ausgeführte
Bohrung zur Aufnahme des Ventilkolbens eingebracht ist. Dabei ist
die einteilige Ausführung
des Ventilkolbens erforderlich, um bei einer Verstellung des Stellkolbens
in beide Richtungen jeweils eine Gegenkraft für das Rückführelement aufbringen zu können. Zudem
sind erhebliche Genauigkeitsanforderungen an die axiale Lage der
einzelnen Steuerkanten zu stellen, da jeweils eine gekoppelte Bewegung
der beiden den unterschiedlichen Stelldruckkammern zugeordneten Steuerkanten
erfolgt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelventileinheit für eine hydrostatische
Kolbenmaschine zu schaffen, die eine sichere Funktion hat und einfach
herzustellen ist.
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Die
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Regelventileinheit mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß dem Anspruch
1 weist die erfindungsgemäße Regelventileinheit
ein Ventilgehäuse mit
einem darin längs
verschieblich angeordneten Ventilelement auf. Das Ventilelement
ist aus einer Neutralposition heraus in beide Richtungen verstellbar,
wodurch ein erster oder ein zweiter Ausgangsanschluss zunehmend
mit einem Eingangsanschluss verbindbar ist. Gleichzeit mit dem zunehmenden
Verbinden des ersten oder des zweiten Ausgangsanschlusses mit dem
Eingangsanschluss wird der jeweils andere Ausgangsanschluss zunehmend
mit einem Tankvolumen verbunden. Erfindungsgemäß ist in der Regelventileinheit
das Ventilelement aus einem ersten Ventilkolben und einem zweiten
Ventilkolben aufgebaut, wobei die beiden Ventilkolben über ein
elastisches Element aufeinander wirken. Damit lässt sich eine gekoppelte Verstellung
des gesamten Ventilelements erreichen, ohne dass eine starre Anbindung
der Positionen der jeweiligen Steuerkanten erforderlich ist. Insbesondere
ist es möglich,
einen der Ventilkolben in eine Position zu bringen, bei der dessen
Ausgangsanschluss über
eine große
durchströmbare
Fläche
mit dem Tankanschluss verbunden ist. Durch das elastische Element
bleibt gleichzeitig der andere Ventilkolben beliebig einstellbar.
Das elastische Element ermöglicht
daher die relative Bewegung der beiden Ventilkolben zueinander,
wobei dennoch eine Koppelung der beiden Ventilkolben miteinander
erhalten bleibt.
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Weiterhin
ist es durch die elastische Koppelung des ersten Ventilkolbens und
des zweiten Ventilkolbens möglich,
dass Steuerverhalten durch die auf die jeweiligen Ventilkolben wirkenden
axialen Kräfte zu
beeinflussen. So ist es beispielsweise möglich, auf den einen Ventilkolben
eine zunehmende Kraft auszuüben.
Diese Kraft wird auf den zweiten Ventilkolben übertragen, der beispielsweise
ebenfalls noch mit einer entgegengesetzten axialen Kraft beaufschlagt
ist. Während
der erste Ventilkolben bereits verstellt wird, kann nach und nach
an dem zweiten Ventilkolben die axiale Kraft sukzessive reduziert werden.
Mit einer solchen, gesteuerten Beaufschlagung der beiden Ventilkolben
mit jeweils einer eigenen Stellkraft lässt sich z. B. in vorteilhafter
Weise ein Stellkolben zu jedem Zeitpunkt hydraulisch einspannen.
Das elastische Element wird hierzu komprimiert, so dass die Öffnung an
einer Steuerkante eines Ventilkolbens unabhängig von der Öffnung an
einer Steuerkante des anderen Ventilkolbens bewirkt werden kann.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Regelventileinheit
ausgeführt.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, zur Regelung eine auf eine Stirnfläche jedes
Ventilkolbens wirkende hydraulische Kraft vorzusehen, die durch
den an dem jeweiligen Ausgangsanschluss wirkenden Druck erzeugt
wird. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, die hydraulische Kraft
an einer an einem Fortsatz mit reduziertem Durchmesser ausgebildeten
Stirnfläche
des Ventilkolbens angreifen zu lassen. Dies geschieht besonders
vorteilhaft durch eine Hülse,
in die die beiden Fortsätze
der Ventilkolben eingreifen. Die Hülse weist für jeden Fortsatz eine separate
Regeldruckkammer auf, in der der Druck des entsprechenden Ausgangsanschlusses
auf die Stirnfläche
des Fortsatzes wirkt. Besonders vorteilhaft ist es, die Hülse längs verschieblich
auf den beiden Fortsätzen
anzuordnen und so eine Relativbewegung zwischen den Fortsätzen und
der Hülse
zu ermöglichen.
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Die
Zuführung
des jeweils an dem Ausgangsanschluss herrschenden Drucks erfolgt
vorzugsweise durch in den jeweiligen Ventilkolben ausgebildete Druckmittelkanäle.
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Besonders
bevorzugt ist es, die beiden Ventilkolben in identischer Geometrie
auszuführen
und in dem Ventilgehäuse
entgegengesetzt zueinander anzuordnen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Regelventileinheit
ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Verstellvorrichtung für eine hydrostatische
Kolbenmaschine;
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2 einen
ersten Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Regelventileinheit;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
eines Ausschnitts der hydrostatischen Kolbenmaschine der 2 mit
einer fixierten Hülse;
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4 einen
zweiten Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Regelventileinheit;
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5 einen
vierten Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Regelventileinheit;
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6 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Ventilkolbens der erfindungsgemäßen Regelventileinheit; und
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7 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Ventilkolbens der erfindungsgemäßen Regelventileinheit.
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In
der 1 ist zum leichteren Verständnis der erfindungsgemäßen Regelventileinheit
eine schematische Darstellung einer Verstellvorrichtung einer hydrostatischen
Kolbenmaschine dargestellt. Die hydrostatische Kolbenmaschine ist
in der 1 als verstellbare Hydropumpe 1 ausgeführt, die über eine
Triebwelle 2 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor
verbunden ist. Die Hydropumpe 1 ist zur Förderung
in eine erste Arbeitsleitung 25 oder eine zweite Arbeitsleitung 26 vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Regelventileinheit
kann ebenso bei einer als Hydromotor ausgebildeten Kolbenmaschine
eingesetzt werden.
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Zur
Verstellung des Fördervolumens
der Hydropumpe 1 ist eine Verstellvorrichtung 3 vorgesehen.
Die Verstellvorrichtung 3 umfasst einen doppelt wirkenden
Zylinder 4, in dem ein Stellkolben 5 angeordnet
ist. Der Stellkolben 5 teilt den Zylinder 4 in eine
erste Stelldruckkammer 6 und eine zweite Stelldruckkammer 7,
wobei der Stellkolben 5 in beiden Stelldruckkammern 6, 7 mit
einer hydraulischen Kraft beaufschlagbar ist. Über eine Kolbenstange 8 wird die
Stellbewegung des Stellkolbens 5 auf einen Verstellmechanismus
der Hydropumpe 1 übertragen.
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Zum
Einstellen des in der ersten Stelldruckkammer 6 bzw. der
zweiten Stelldruckkammer 7 wirkenden Stelldrucks ist eine
Regelventileinheit 9 vorgesehen. Die Regelventileinheit 9 ist über eine
erste Stelldruckleitung 10 und eine zweite Stelldruckleitung 11 mit
der ersten Stelldruckkammer 6 bzw. der zweiten Stelldruckkammer 7 verbunden.
Mittels der Regelventileinheit 9 ist die erste Stelldruckleitung 10 und
die zweite Stelldruckleitung 11 jeweils mit einem Speisedruckkanal 12 oder
einer Entspannungsleitung 13 verbindbar.
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In
einer ersten Endposition eines Ventilelements der Regelventileinheit 9 ist
somit beispielsweise die erste Stelldruckleitung 10 mit
dem Speisedruckkanal 12 verbunden, während die zweite Stelldruckleitung 11 über die
Entspannungsleitung 13 in das Tankvolumen 14 entspannt
wird. Die Kraft zur Verstellung der Regelventileinheit 9 in
Richtung der in der 1 dargestellten ersten Endposition
wird durch einen ersten Proportionalmagneten 15 erzeugt,
der auf das Ventilelement der Regelventileinheit 9 eine
axiale Kraft ausübt.
Bei der Beaufschlagung der ersten Stelldruckkammer 6 mit
dem Speisedruck und einer gleichzeitigen Entspannung der zweiten
Stelldruckkammer 7 führt
der Stellkolben 5 in der 1 eine Bewegung
nach rechts aus.
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Um
eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung zu bewirken, wird
ein dem ersten Proportionalmagnet 15 entgegengerichteter
zweiter Proportionalmagnet 16 mit einem Stellsignal beaufschlagt.
In Folge der zunehmenden Kraft durch den zweiten Proportionalmagneten 16 wird
das Ventilelement der Regelventileinheit 9 in Richtung
einer zweiten Endposition verstellt, so dass zunehmend die zweite Stelldruckleitung 11 mit
dem Speisedruckkanal 12 und die erste Stelldruckleitung 10 mit
der Entspannungsleitung 13 verbunden wird. In Folge dessen kehrt
sich das Druckgefälle
zwischen der ersten Stelldruckkammer 6 und der zweiten
Stelldruckkammer 7 um, und der Stellkolben 5 wird
in die entgegengesetzte Richtung, im dargestellten Ausführungsbeispiel
nach links, ausgelenkt.
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Die
Stellsignale für
den Proportionalmagneten 15, 16 werden durch eine
elektronische Steuereinheit 17 zu bestimmt. Die elektronische
Steuereinheit 17 ist hierzu über eine erste Steuerleitung 18 und eine
zweite Steuerleitung 19 mit dem ersten Proportionalmagnet 15 und
dem zweiten Proportionalmagneten 16 verbunden. Als Eingangsgrößen für die elektronische
Steuereinheit 17 dient beispielsweise eine Fahrhebelvorgabe,
die über
eine Signaleingangsleitung 20 an das elektronische Steuergerät 17 übermittelt
wird. Zusätzlich
wird zur Bestimmung des einzustellenden Schwenkwinkels der Hydropumpe 1 die
Position des Stellkolbens 5 erfasst. Hierzu ist an der
Kolbenstange 8 des Stellkolbens 5 ein Positionsgeber 22 angeordnet,
dessen Signal über
eine erste Signalleitung 21 an das elektronische Steuergerät 17 übermittelt
wird. Weiterhin kann beispielsweise ein Temperatursensor 24 an
der Hydropumpeneinheit vorgesehen werden, der eine gemessene Temperatur
in Form eines elektrischen Signals über eine zweite Signalleitung 23 an
die elektronische Steuereinheit 17 übermittelt.
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An
Stelle der Proportionalmagneten 15, 16 können auch
andere Mittel zum Erzeugen der Stellkräfte vorgesehen werden. Z.B.
können
hydraulische Kräfte
auf Stirnflächen
des Ventilelements wirken, die vorzugsweise durch von einem Vorsteuerventil
einstellbare Stelldrücke
festgelegt werden.
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In
der 1 ist die erfindungsgemäße Aufteilung der Regelventileinheit 9 in
ein erstes Druckreduzierventil 9a und ein zweites Druckreduzierventil 9b gezeigt.
Die Druckventile weisen jeweils einen Ausgangsanschluss und einen
Eingangsanschluss auf. Dabei entspricht der gemeinsame Eingangsanschluss
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den
Speisedruckkanal 12 und der erste bzw. zweite Ausgangsanschluss
der ersten bzw. zweiten Stelldruckleitung 10 bzw. 11.
Die Ausgangsanschlüsse der
Druckreduzierventile 9a, 9b werden auch als Ablaufseite bezeichnet.
Jedes Druckreduzierventil 9a, 9b ist zwischen
einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition stufenlos
verstellbar. In der ersten Endposition ist der Eingangsanschluss
mit dem jeweiligen Ausgangsanschluss verbunden. In der zweiten Endposition
ist dagegen der jeweilige Ausgangsanschluss mit der gemeinsamen
Entspannungsleitung 13 verbunden.
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Die
beiden Druckreduzierventile 9a und 9b sind über eine
Feder 27 miteinander gekoppelt, so dass zwischen den Ventilkolben
der Druckreduzierventile 9a, 9b Schubkräfte übertragbar
sind. Anstelle der Feder 27 kann auch ein anderes elastisches
Element zur Koppelung der beiden Druckreduzierventile 9a und 9b eingesetzt
werden. In der 1 ist eine erste Endposition
der Regelventileinheit 9 dargestellt. In dieser ersten
Endposition wird durch das erste Druckreduzierventil 9a der
Speisedruckkanal 12 mit der ersten Stelldruckleitung 10 verbunden.
Hierzu wird, wie dies unter Bezugnahme auf weiteren 2 bis 5 noch
erläutert
wird, ein Ventilkolben des ersten Druckreduzierventils 9a mit
einer Kraft durch den ersten Proportionalmagneten 15 beaufschlagt und
in Richtung auf das zweite Druckreduzierventil 9b hin bewegt.
Dadurch wird der Ventilkolben in Richtung seiner ersten Endposition
verstellt, in der er den Speisedruckkanal 12 mit der ersten
Stelldruckleitung 10 verbindet. Der in der ersten Stelldruckleitung 10 herrschende
Druck wird über
einen Stelldruckkanal 10' auf
eine erste Messfläche 29a gegeben,
wo er an dem Ventilkolben entgegengesetzt zu der Kraft des Proportionalmagneten 15 angreift.
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Die
Feder 27, die an dem Ventilkolben eine Anlagefläche als
Federteller hat, wird durch die Bewegung des Ventilkolbens in Richtung
auf das zweite Druckreduzierventil 9b verschoben und beaufschlagt den
dortigen Ventilkolben mit einer Kraft. Befindet sich das zweite
Druckreduzierventil 9b im Falle eines stromlosen Proportionalmagneten 16 bereits
in seiner in der 1 gezeigten zweiten Endposition,
so ist eine weitere Bewegung des Ventilkolbens in Richtung dieser
Endlage nicht möglich.
Durch die Bewegung des Ventilkolbens des ersten Druckreduzierventils 9a wird
dementsprechend die Feder 27 komprimiert.
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Auch
an dem zweiten Druckreduzierventil 9b wird eine Gleichgewichtsposition
durch den Ventilkolben eingenommen, der sich aufgrund der Kraft
der Feder 27, der entgegengerichteten Kraft des zweiten Proportionalmagneten 26 sowie
einer hydraulischen Kraft, die auf eine zweite Messfläche 29b des
zweiten Druckreduzierventils 9b wirkt, einstellt. Zur Erzeugung
der hydraulischen Kraft an der zweiten Messfläche 29b des zweiten
Druckreduzierventils 9b wird der Druck der zweiten Stelldruckleitung 11 über einen
zweiten Stelldruckkanal 11' der
zweiten Messfläche 29b zugeführt. In
der zweiten Endposition des zweiten Druckreduzierventils 9b ist
die zweite Stelldruckleitung 11 mit der Entspannungsleitung 13 verbunden
und entspannt so die zweite Stelldruckkammer 7 in das Tankvolumen 14.
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In
der 2 ist eine erfindungsgemäße Regelventileinheit 9 als
Teilschnitt dargestellt. Die Regelventileinheit 9 wird über einen
Speisedruckkanal 12 als gemeinsamen Eingangsanschluss,
die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Nut in einer Seitenwand der Regelventileinheit 9 eingearbeitet
ist, mit einem Speisedruck beaufschlagt. Dem ersten Druckreduzierventil 9a bzw.
dem zweiten Druckreduzierventil 9b wird der Speisedruck über einen
ersten Speisedruckkanalabschnitt 12a bzw. einen zweiten Speisedruckkanalabschnitt 12b zugeführt. Der
Aufbau und die Funktion der beiden Druckreduzierventile 9a, 9b wird
nachfolgend anhand des in der 2 links
dargestellten ersten Druckreduzierventils 9a erläutert. Die
Bezugszeichen der Elemente des ersten Druckredzierventils 9a sind
mit dem Buchstabenzusatz "a" gekennzeichnet.
Um unnötige
Wiederholungen zu vermeiden, wird auf eine separate Erläuterung
des zweiten, gleich aufgebauten Druckreduzierventils 9b verzichtet.
Die entsprechenden Bezugszeichen des zweiten Druckreduzierventils 9b sind
jeweils mit dem Buchstabenzusatz "b" gekennzeichnet.
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Mit
dem ersten Speisedruckkanalabschnitt 12a in Verbindung
steht ein erster Ringraum 31a, der um einen im Durchmesser
verringerten Bereich des ersten Ventilkolbens 32a ausgebildet
ist. Der erste Ventilkolben 32a ist in einer als durchgehende
Bohrung 33 ausgeführten
Ausnehmung des Ventilgehäuses 34 der
Regelventileinheit 9 angeordnet. Der zweite Ventilkolben 32a ist
in entgegengesetzter Richtung in der Bohrung 33 angeordnet.
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Die
Bohrung 33 weist einen radial erweiterten Bereich auf,
der einen zweiten Ringraum 35a um den ersten Ventilkolben 32a ausbildet.
Ein weiterer radial erweiterter Bereich der Bohrung 33 bildet
einen dritten Ringraum 36 aus, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
für beide
Druckreduzierventile 9a, 9b gemeinsam ausgeführt ist
und mit der Entspannungsleitung 13 in nicht dargestellter
Weise verbunden ist.
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In
axialer Richtung wird der erste Ringraum 31a durch einen
ersten Abschnitt 37a begrenzt, der an dem ersten Ventilkolben 32a ausgebildet
ist. Beabstandet zu dem ersten Abschnitt 37a des ersten Ventilkolbens 32a ist
an dem ersten Ventilkolben 32a ein zweiter Abschnitt 38a ausgebildet.
Zwischen den Abschnitten 37a und 38a ist ein weiterer,
in seiner radialen Ausdehnung reduzierter Bereich an dem ersten
Ventilkolben 32a ausgebildet. Der Abstand der an voneinander
abgewandten Umfangskanten der beiden Abschnitte 37a, 38a an
ausgebildeten Steuerkanten ist geringer als die axiale Erstreckung
des zweiten Ringraums 35a. In Abhängigkeit von der axialen Position
des ersten Ventilkolbens 32a wirken der erste Abschnitt 37a bzw.
der zweite Abschnitt 38a dichtend mit der Bohrung 33 zusammen.
In der in der 2 dargestellten ersten Endposition
des ersten Ventilkolbens 32a wirkt der erste Abschnitt 37a dichtend
mit der Bohrung 33 zusammen, so dass eine Verbindung zwischen
dem ersten Ringraum 31a und dem zweiten Ringraum 35a unterbrochen
ist. Im Gegensatz dazu befindet sich die zweite radiale Erweiterung 38a in
dem Bereich des zweiten Ringraums 35a, so dass eine durchströmbare Verbindung
zwischen dem zweiten Ringraum 35a und dem dritten Ringraum 36 besteht.
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Der
zweite Ringraum 35a ist mit der in der 2 nicht
dargestellten ersten Stelldruckleitung 10 verbunden. In
der dargestellten ersten Endposition des ersten Druckreduzierventils 9a ist
daher die Verbindung zwischen dem Speisedruckkanal 12 und
der ersten Stelldruckleitung 10 unterbrochen, wohingegen
das Druckmittel aus der ersten Stelldruckkammer 6 über die
erste Stelldruckleitung 10, den ersten Ringraum 35a und
den dritten Ringraum 36 in die Entspannungsleitung 13 und
in das Tankvolumen 14 abströmen kann.
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Auf
seiner in Richtung des dritten Ringraums 36 gewandten Seite
weist der erste Ventilkolben 32a einen ersten Fortsatz 39a auf.
Der erste Fortsatz 39a ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet,
wobei das freie Ende eine Phase aufweisen kann, und ragt ein Stück weit
in eine Hülse 40 hinein.
Die Hülse 40 ist
in gleicher Weise über
einen zweiten Fortsatz 39b des zweiten Ventilkolbens 32b geschoben,
wobei von dem Fortsatz 39a und der Hülse 40 bzw. dem Fortsatz 39b und
der Hülse 40 das
Innenvolumen der Hülse 40 zu
einem ersten Regeldruckraum 42a bzw. einem zweiten Regeldruckraum 42b geschlossen wird.
In der Hülse 40 ist
hierzu eine Trennwand 41 angeordnet.
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An
der Stirnfläche
des ersten Fortsatzes 39a ist die erste Messfläche 29a ausgebildet,
auf die über einen
Stelldruckkanal 10',
der in der 2 nur teilweise erkennbar ist,
der in dem zweiten Ringraum 35a herrschende Druck wirkt.
Auf die Stirnfläche
des ersten Fortsatzes 39a wirkt somit der ablaufseitige Druck
des ersten Druckredzierventils 9a. Ein Druckanstieg in
der ersten Stelldruckkammer 6 bewirkt somit eine Kraft,
die den ersten Ventilkolben 32 entgegen der von dem ersten Proportionalmagneten 15 erzeugten
Stellkraft beaufschlagt. Der ablaufseitige Druck wird damit auf
einem durch die Kraft des ersten Proportionalmagneten 15 vorgegebenen
Wert geregelt.
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Der
erste Proportionalmagnet 15 ist vorzugsweise über eine
erste Gewindeverbindung 43a in das Ventilgehäuse 34 eingeschraubt
und wirkt über
einen Stößel auf
eine erste Stirnfläche 44a,
die an dem zur Außenseite
des Ventilgehäuses 34 hin
gerichteten Ende des ersten Ventilkolbens 32a ausgebildet
ist. Wird dem ersten Proportionalmagneten 15 über eine nicht
dargestellte Signalleitung ein Stellsignal zugeführt, so erzeugt der Proportionalmagnet 15 auf
die Stirnfläche 44a des
ersten Ventilkolbens 32a eine Stellkraft, die den ersten
Ventilkolben 32a in der 2 nach rechts
verschiebt. Damit werden der erste Abschnitt 37a und der
zweite Abschnitt 38a nach rechts verschoben, bis der zweite
Abschnitt 38a dichtend mit der Bohrung 33 zusammenwirkt
und so die Verbindung zwischen dem zweiten Ringraum 35a und
dem dritten Ringraum 36 unterbricht.
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Gleichzeitig
wird der erste Abschnitt 37a in den Bereich des zweiten
Ringraums 35a hinein verschoben, so dass die entsprechende
Steuerkante eine durchströmbare
Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 37a und der Bohrung 33 frei
gibt. Der in dem ersten Speisedruckkanalabschnitt 12a herrschende
Druck wirkt somit zunehmend auch in dem zweiten Ringraum 35a,
so dass Druckmittel in die erste Stelldruckkammer 6 strömt. Der
steigende Druck in dem zweiten Ringraum 35a wird über den ersten
Stelldruckkanal 10' dem
ersten Regeldruckraum 42a in der verschiebbaren Hülse 40 zugeführt und
wirkt dort auf die erste Messfläche 39a.
Durch den steigenden Druck wird eine hydraulische Kraft erzeugt,
die der Stellkraft des ersten Proportionalmagneten 15 entgegenwirkt.
Der erste Ventilkolben 32a nimmt somit eine Gleichgewichtsposition
ein, in der die hydraulische Kraft an der ersten Messfläche 29a gemeinsam
mit der Kraft der Feder 27 die Stellkraft des Proportionalmagneten 15 kompensiert.
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Durch
den steigenden Druck in dem ersten Regeldruckraum 42 werden
die Hülse 40 und
die Feder 27 in der 2 nach rechts
verschoben. Eine Verschiebung der Hülse 40 ist möglich, da
die axiale Erstreckung der Hülse 40 kleiner
ist als der Abstand der entsprechenden Anlageflächen 45a, 45b an
dem ersten Ventilkolben bzw. dem zweiten Ventilkolben 32a, 32b.
Die Anlageflächen 45a, 45b sind
an einem an dem Ventilkolben 32a, 32b ausgebildeten
Bund vorgesehen. Die Länge
der Hülse 40 ist
vorzugsweise so bemessen, dass beide Ventilkolben 32a und 32b durch
eine Kraft der Proportionalmagnete 15, 16 in ihre
jeweilige erste Endposition gebracht werden können, in der die jeweiligen
Speisedruckkanalabschnitte 12a, 12 mit dem zweiten
Ringraum 35a des ersten Druckreduzierventils 9a bzw.
mit dem zweiten Ringraum 35b des zweiten Druckreduzierventils 9b verbunden
sind. Die Verschiebung der Hülse 40 und der
Feder 27 erfolgt so lange, bis durch den zweiten Ventilkolben 32b eine
entsprechende Gegenkraft aufgebracht wird.
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Bei
einer Auslenkung des ersten Ventilkolbens 32a durch eine
Stellkraft des ersten Proportionalmagneten 15b wird die über die
Hülse 40 geschobene
Feder 27, die auf der Hülse 40 frei
beweglich ist, mit einer in Richtung des zweiten Ventilkolbens 32b gerichteten
Kraft beaufschlagt. Bei dem in der 2 ausgeführten Ausführungsbeispiel
stützt
sich die Feder 27 an dem zweiten Abschnitt 38a des
ersten Ventilkolbens 32a sowie dem zweiten Abschnitt 38b des
zweiten Ventilkolbens 32b ab. Eine Bewegung des ersten
Ventilkolbens 32a in Richtung auf den zweiten Ventilkolben 32b hin
erzeugt damit auf den zweiten Ventilkolben 32b eine axiale
Kraft, die den zweiten Ventilkolben 32b in Richtung des
zweiten Proportionalmagneten 16 beaufschlagt. Sofern die
durch die Kraft der Feder 27 gemeinsam mit der hydraulischen
Kraft an der Stirnfläche
des Fortsatzes 39b erzeugte axiale Kraft auf den zweiten
Ventilkolben 32b die Stellkraft des zweiten Proportionalmagneten 16 übersteigt,
wird der zweite Ventilkolben 32b in seine in der 2 dargestellte
zweite Endposition gebracht und dort gehalten.
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Um
ein verzögertes
Entspannen der zweiten Stelldruckkammer 7 zu ermöglichen,
kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass zunächst durch den zweiten Proportionalmagneten 16 eine
Stellkraft auf den zweiten Ventilkolben 32b erzeugt wird,
so dass eine Verbindung zwischen dem dritten Ringraum 36 und
dem zweiten Ringraum 35b des zweiten Druckreduzierventils 9b noch
unterbrochen ist, während über das
erste Druckreduzierventil 9a bereits ein Druck in der ersten
Stelldruckkammer 6 aufgebaut wird. Dies hat den Vorteil,
dass der Stellkolben 5 zu jedem Zeitpunkt einer Verstellung
hydraulisch eingespannt ist.
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Ist
ein ausreichend hoher Druck in der Stelldruckkammer 6 erzeugt,
so wird das Signal für
den zweiten Proportionalmagneten 16 reduziert, so dass durch
die Kraft der Feder 27 der zweite Ventilkolben 32b in
Richtung der in der 2 dargestellten Endposition
verschoben und damit die zweite Stelldruckkammer 7 zunehmend
entspannt wird.
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Die
vorstehenden Ausführungen
gelten analog für
eine Auslenkung der Regelventileinheit 9 in entgegengesetzter
Richtung.
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In
der 2 ist die Regelventileinheit 9 in ihrer
Ruheposition dargestellt, in der beide Proportionalmagnete 15, 16 ein
verschwindendes Stellsignal erhalten. Die Länge der Feder 27 ist
so bemessen, dass sie bei nicht bestromten Proportionalmagneten 15, 16 den
ersten Ventilkolben 32a und den zweiten Ventilkolben 32b mit
einer Kraft beaufschlagt, so dass die beiden Ventilkolben 32a, 32b in
die in der 2 dargestellte zweite Endposition
der Druckreduzierventile 9a, 9b zurückkehren.
Damit wird sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt die Ventilkolben 32a, 32b in
einer definierten Position sind. Insbesondere ist es nicht erforderlich,
in den Regeldruckkammern 42a, 42b einen Druck
erzeugen zu müssen,
um die Ventilkolben 32a, 32b in Anlage mit den
Stößeln der
Proportionalmagneten 15, 16 zu halten.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 ist
die Hülse 40 frei
beweglich auf den Fortsätzen 39a, 39b angeordnet.
Ebenso ist es möglich, die
Hülse 40 in
dem dritten Ringraum 36 fixiert anzuordnen, wie es in der 3 gezeigt
ist. Eine Hülse 40,
die in dem dritten Ringraum 36 fest angeordnet ist, hat
den Vorteil, dass bei einem Druckanstieg in einer der Regeldruckkammern 42a, 42b nicht
zunächst das
sich vergrößernde Volumen
in der Regeldruckkammer 42a bzw. 42b aufgefüllt werden
muss. Dies führt
zu einem schnellern Ansprechen der Druckreduzierventile 9a, 9b.
Die Fixierung der Hülse 40 kann beispielsweise
durch eine Klemmschraube 65 erfolgen. Die Feder 27 kann
mit einer Steigung gewählt werden,
die ihre axiale Verschiebung dennoch erlaubt.
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Der
jeweils erste Ringraum 31a, 31b des ersten Druckreduzierventils 9a und
des zweiten Druckreduzierventils 9b ist in Richtung des
Proportionalmagneten 15 bzw. des Proportionalmagneten 16 durch
einen dichtend mit der Bohrung 33 zusammenwirkenden Bereich
begrenzt. Entlang dieser Dichtung bildet sich ein geringer Leckagestrom
aus, da die ersten Ringräume 31a, 31b jeweils
mit dem Speisedruck beaufschlagt ist. Zum Abführen des Leckagefluids ist jeweils
ein Leckölkanalabschnitt 46a, 46b vorgesehen,
der in eine Leckölbohrung 46 ausmündet. Die Leckölbohrung 46 ist
mit der Entspannungsleitung 13 verbunden, so dass das anfallende
Leckagefluid in Richtung des Tankvolumens 14 abfließen kann.
Die Leckölbohrung 46 ist
von einer Seite in das Ventilgehäuse 34 als
Sackbohrung eingebracht und wird durch einen Stopfen 47 verschlossen.
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Wie
es bereits erläutert
wurde, ist der Speisedruckkanal 12 in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Regelventileinheit 9 als Nut in einer Seitenwand des
Ventilgehäuses 34 eingebracht.
Die Nut wird durch Anlage an einen Gehäuseabschnitt einer nicht dargestellten
Verstellvorrichtung verschlossen. Um das Ventilgehäuse 34 in
einer definierten Position relativ zu dem Gehäuseabschnitt der Verstellvorrichtung
zu halten, sind in dem Ventilgehäuse 34 Passstifte 48a, 48b vorgesehen.
Zur Fixierung sind Gewinde 49a, 49b angeordnet,
mit denen die Regelventileinheit 9 an der Verstellvorrichtung 3 verschraubt wird.
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In
der 4 ist eine zweite Ansicht der erfindungsgemäßen Regelventileinheit 9 dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass aus einer Anlagefläche 66 des Ventilgehäuses 34 ein
Rückführhebel 50 herausragt, an
dessen von dem Ventilgehäuse 34 abgewandten Ende
ein Mitnahmekopf 51 ausgebildet ist. Mit dem Mitnahmekopf 51 greift
der Rückführhebel 50 in
den Stellkolben 5 der Verstellvorrichtung 3 ein.
Der Rückführhebel 50 ist
mit einer Welle 52 fest verbunden, wobei die Welle 52 drehbar
in dem Ventilgehäuse 34 gelagert
ist. Bei einer Stellbewegung des Stellkolbens 5 wird über den
Rückführhebel 50 die
lineare Stellbewegung des Stellkolbens 5 in eine Drehbewegung
der Welle 52 umgesetzt. Die jeweilige Winkelstellung der
Welle 52, die einem bestimmten eingestellten Fördervolumen
entspricht, kann beispielsweise elektronisch erfasst werden und
in die Ermittlung der Stellsignale für die Proportionalmagneten 15, 16 einfließen.
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Die 5 zeigt
die erfindungsgemäße Regelventileinheit 9 in
einem Schnitt durch das Ventilgehäuse 34. Es ist zu
erkennen, dass die zweiten Ringräume 35a, 35b über Bohrungen
durch das Ventilgehäuse 34 mit
der ersten Stelldruckleitung 10 bzw. der zweiten Stelldruckleitung 11 verbunden
sind. Die nach außen
offenen Bohrungen in dem Gehäuse 34 werden
durch Stopfen 54, 55 verschlossen.
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Weiterhin
ist eine Durchführung 53 zu
erkennen, die zum Herausführen
des Rückführhebels 50 aus
dem Ventilgehäuse 34 dient.
Die ovale Durchführung 53 erstreckt
sich in der 5 senkrecht zu der Zeichenebene
und ist mit dem dritten Ringraum 36 verbunden. Über die
Durchführung 53 kann
somit der dritte Ringraum 36 mit dem Tankvolumen 14 verbunden
sein.
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In
der 6 ist eine vergrößerte Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels
eines Ventilkolbens 32a, 32b dargestellt. Da die
Ventilkolben 32a, 32b identisch ausgeführt sind,
wird nachfolgend auf eine Verwendung der Buchstabenzusätze verzichtet. An
einem ersten Ende 56 des Ventilkolbens 32 ist
die Anlagefläche 44 ausgebildet.
Im Bereich des ersten Endes 56 korrespondiert der Durchmesser
des Ventilkolbens 32 mit der Bohrung 33 des Ventilgehäuses 34,
so dass eine Dichtwirkung erzielt wird. Ebenso korrespondiert der
Durchmesser des ersten Abschnitts 37 sowie des zweiten
Abschnitts 38 mit dem Durchmesser der Bohrung 33.
Zwischen dem ersten Ende 56 und dem ersten Abschnitt 37 ist
ein in seiner radialen Ausdehnung reduzierter Bereich 57 ausgebildet,
so dass eine umlaufende Nut um den Ventilkolben 32 entsteht,
die gemeinsam mit der Bohrung 33 den ersten Ringraum 31 ausbildet.
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Ebenso
ist ein zweiter in seiner radialen Ausdehnung reduzierter Bereich
zwischen dem ersten Abschnitt 37 und dem zweiten Abschnitt 38 ausgebildet.
Auf der von dem ersten Ende 56 abgewandten Seite ist im
Anschluss an den zweiten Abschnitt 38 der Fortsatz 39 ausgebildet.
Der Fortsatz 39 ist in seinem Durchmesser gegenüber dem
reduzierten Bereich 57 weiter reduziert und seine Stirnfläche ist
als Messfläche 42 ausgebildet,
die bei Beaufschlagen mit dem ablaufseitigen Druck eine der Stellkraft
des Magneten entgegengerichtete Kraft erzeugt, die in der Größe im Bereich
der durch den Magneten erzeugbaren Kraft liegt. Mittels des Durchmessers
des Fortsatzes 39 lässt
sich damit die auf den Ventilkolben 32 wirkende hydraulische
Kraft an die verwendeten Proportionalmagnete anpassen. An den voneinander
abgewandten Kanten des ersten Abschnitts 37 und des zweiten
Abschnitts 38 sind eine erste Steuerkante 58 und
eine zweite Steuerkante 59 ausgebildet. An der ersten und
der zweiten Steuerkante 58, 59 werden bei Verschieben
des Ventilkolbens 32 in der Bohrung 33 die durchströmbaren Verbindungen zwischen
den ersten Ringräumen 31a, 31b und
den zweiten Ringräumen 35a, 35b bzw.
den zweiten Ringräumen 35a, 35b und
dem dritten Ringraum 36 erzeugt.
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In
der geschnittenen Darstellung des Ventilkolbens 32 ist
der Stelldruckkanal 10' bzw. 11' erkennbar.
Der Stelldruckkanal 10' bzw. 11' besteht aus einer
Querbohrung 62, die in dem Bereich zwischen dem ersten
Abschnitt 37 und dem zweiten Abschnitt 38 angeordnet
ist. Die Querbohrung 62 steht damit immer in Verbindung
mit dem zweiten Ringraum 35 und führt den ablaufseitigen Druck
des Reduzierventils 9a bzw. 9b. Um den in der
Querbohrung 32 geführten
Druck der Messfläche 42 zuzuführen, ist
in axialer Richtung in dem Fortsatz 39 eine Längsbohrung 63 ausgebildet,
die in dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines Ventilkolbens 32 in
der 6 über
eine Drosselstelle 64 in die Querbohrung 62 ausmündet. Durch
die Drosselstelle 64, die als Bohrungsabschnitt mit reduziertem
Durchmesser ausgeführt
ist, wird die Neigung des Druckredzierventils 9a, 9b zum
Schwingen reduziert. In der Drosselstelle 64 erfolgt hierzu
bei dem Druckausgleich bzw. dem Volumenaugleich der Regeldruckkammer 42 eine
Dämpfung.
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In
der 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ventilkolbens 32 dargestellt,
bei dem auf die Drosselstelle 64 verzichtet wird. Zusätzlich ist
an dem Ventilkolben 32 der 7 die Anlagefläche 45 zu
erkennen, an der sich die Hülse 40 abstützt. Die Anlagefläche 45 wird
durch einen Absatz beim Übergang
von dem Fortsatz 39 zu dem zweiten Abschnitt 38 ausgebildet.
Das erste Ende 56, der erste Abschnitt 37 sowie
der zweite Abschnitt 38 werden vorzugsweise durch eine
spanende Bearbeitung erzeugt, in dem durch Drehen der reduzierten
Durchmesser im Bereich 57 sowie dem Bereich zwischen den
Abschnitten 37 und 38 umlaufende Nuten eingebracht
werden. Der Bereich zwischen den Abschnitten 37 und 38 sowie
der radial reduzierte Bereich 57 und der Bund 60,
an dem die Anlagefläche 45 ausgebildet
ist, weisen dabei vorzugsweise einen identischen Durchmesser auf.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr
sind die einzelnen Merkmale der Ausführungsbeispiele in beliebiger
Weise miteinander kombinierbar.