DE102007030133A1

DE102007030133A1 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE102007030133A1
Application number: DE200710030133
Authority: DE
Inventors: Sönke Dr. Jessen; Lars Dr. Olems; Werner 41542 Dormagen Steprath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-02

Abstract

Offenbart ist eine Ventilanordnung mit einem Wegeventil, welches einen Ventilschieber hat, der über wenigstens eine Kreiselpumpe, welche Steuerdruck und -volumenstrom erzeugt, betätigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Ventilanordnung ist beispielsweise in der Druckschrift „Der Hydrauliktrainer, Band 1; Rexroth Hydraulics; 1991; S. 197 ff" offenbart. Demgemäß kann die Ventilanordnung als Wegeschieberventil ausgeführt sein, wobei dieses bei hohen hydraulischen Leistungen aus einem Hauptventil und einem Vorsteuerventil besteht. Das Hauptventil hat hierbei einen Steuerkolben mit Steuerflächen, die mit Steuerdruck beaufschlagbar sind, um diesen zu betätigen und zu verschieben. Das Vorsteuerventil weist einen Vorsteuerkolben auf, welcher beispielsweise über zwei Magnete verschoben werden kann und welcher die Versorgung der Steuerflächen des Hauptventils mit unter Steuerdruck stehendem Steueröl regelt und steuert. Wird der Vorsteuerkolben axial durch einen der Magneten in eine Richtung verschoben, so öffnet dieser die Steuerölversorgung zu einer Steuerfläche des Steuerkolbens des Hauptventils, womit diese Steuerfläche mit Steuerdruck beaufschlagt wird und den Steuerkolben verschiebt. Zum Verschieben des Steuerkolbens in die entgegengesetzte Richtung wird der Steuerdruck auf die andere Steuerfläche aufgebracht, indem der Vorsteuerkolben in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird und den entsprechenden Steuerdruck frei gibt. Das Steueröl wird entweder intern oder extern bereitgestellt. Bei interner Bereitstellung wird es aus dem Steueröl des Hauptventils entnommen, bei externer Bereitstellung aus einem separaten Steuerkreis, wodurch Druck und Volumenstrom sehr variabel eingestellt werden können.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, das hier eine Steuerölversorgung des Vorsteuer- und Hauptsteuerventils mit unter Steuerdruck stehendem Steueröl nötig ist, welche hohen Herstellungs- und Fertigungsaufwand erfordert.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Wegeventil zu entwickeln, welches mit geringem Aufwand verstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung besteht aus einem Wegeventil, dessen Ventilglied bzw. Steuerkolben mittels eines elektrohydraulischen Schieberantriebs über Steuerflächen verstellbar ist, wobei der Schieberantrieb eine Stellpumpenanordnung hat, über die die Steuerflächen des Ventilglieds zu dessen Verstellung mit einer Druckdifferenz beaufschlagbar sind. Durch die Stellpumpenandordnung kann auf einfache Weise ein sehr variabel einstellbarer Steuerdruck und Steuervolumenstrom ohne interne oder externe Steuerölversorgung für die Regelung und Steuerung des Steuerkolbens genutzt werden. Durch den Wegfall der externen/internen Steuerölversorgung werden der Fertigungsaufwand und die Fertigungskosten des Wegeventils erheblich reduziert, außerdem ist eine sehr kompakte Bauweise möglich.
Bevorzugterweise wird für die Stellpumpenanordnung, wenigstens eine Kreiselpumpe, welche über wenigstens einen Motor angetrieben wird, verwendet, da Kreiselpumpen sehr robust, einfach aufgebaut und kostengünstig sind.
Beispielsweise ist bei einer Ausführungsform jeder Stellrichtung und Steuerfläche des Ventilglieds eine Kreiselpumpe zugeordnet, wodurch jede Stellrichtung sehr flexibel mit unterschiedlichen Steuervolumenstrom und Steuerdruck angesteuert werden kann und somit insbesondere die Schließ- und Öffnungszeit des Ventilglieds je nach Anforderung änderbar ist.
Ein Ventilschieber des Ventilglieds ist vorzugsweise mit einem Stößel eines Stellzylinders verbunden, dessen Zylinderräume jeweils an den Druckanschluss einer Kreiselpumpe angeschlossen sind. Der Stellzylinder kann als eine Art Kraftübersetzer dienen, so dass große Stellkräfte übertragen werden können.
Eine Kreiselpumpe mit zwei Druckanschlüssen wird bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet, wobei jedem Druckanschluss eine Steuerfläche zugeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass hierbei für beide Stellrichtungen nur eine Kreiselpumpe verwendet wird, wodurch eine sehr kompakte und kostengünstige Bauweise möglich ist.
Bei einer derartigen Stellpumpenanordnung kann ein Wechselventil zwischen Kreiselpumpe und Wegeventil angeordnet werden, das zwei mit einem Druckraum verbundene Arbeitsanschlüsse hat, einen Tankanschluss und zwei Druckanschlüsse, die über Druckleitungen mit jeweils einem der Druckanschlüsse der Kreiselpumpe verbunden sind.
Zwei Kreiselpumpen können beispielsweise mit einem Motor angetrieben werden. Hierbei werden vorzugsweise Freilaufkupplungen zwischen dem Motor und der jeweiligen Kreiselpumpe angeordnet. Mit einem gemeinsamen Motor ist eine kompakte und auch kostengünstige Ausführung des Stellpumpenantriebs ausführbar.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ventilanordnung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
2 eine Längsschnittansicht einer Kreiselpumpe mit einem Motor;
3 eine Querschnittansicht einer Kreiselpumpe;
4 eine Längsschnittansicht eines Stellzylinders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels;
5 eine Ventilanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels;
6 eine Ventilanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiels;
7 eine Querschnittansicht einer Kreiselpumpe mit zwei Druckanschlüssen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels;
8 eine Längsschnittansicht eines Wechselventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels;
9 eine Ventilanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiels;
10 eine Querschnittansicht einer Freilaufkupplung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiels und
11 eine Längsschnittansicht einer Freilaufkupplung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiels.
In 1 ist eine Ventilanordnung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Diese weist einen Schieberantrieb mit zwei Kreiselpumpen 2, 4 auf, die jeweils über einen Motor 6, 8, beispielsweise einem Gleichstrom- oder Drehstrommotor, angetrieben werden. Beide Kreiselpumpen 2, 4 haben jeweils einen Tankanschluss 10, welcher über Tankleitungen 12 mit einem Tank 14 bzw. Flüssigkeitsbehälter verbunden ist, der Druckmittel bzw. Steueröl beinhaltet, und haben jeweils einen Druckanschluss 16, welcher über Druckleitungen 18, 20 mit einem Innenraum eines Stellzylinders 26 in Verbindung steht, der von einem Kolben 28 in zwei Zylinderräume 30, 32 unterteilt ist, wobei die Druckleitung 18 mit dem in Bezug zu 1 linken Zylinderraum 30 und die Druckleitung 20 mit dem rechten Zylinderraum 32 verbunden ist. Der Stellzylinder 26 ist als Gleichgangzylinder 26 ausgeführt. Über einen Stößel 34 des Kolbens 28 ist eine Wirkverbindung zwischen dem Gleichgangzylinder 26 und einem Wegeventil 36 geschaffen, welches eine Federrückstellung 38 hat. Das Wegeventil 36 kann beispielsweise als 3/3, 4/3, 3/4 oder 4/4 Wegeventil ausgeführt sein. Durch Verstellung des Gleichgangzylinders 26 kann ein Schieber des Wegeventils 36 entsprechend aus seiner Grundstellung (0) in Richtung der dargestellten Positionen (a) oder (b) verstellt werden.
In 2 ist ein Längsschnitt einer Kreiselpumpe 2, 4 mit einem Motor 6 der Ventilanordnung 1 gezeigt, wobei der Längsschnitt durch die Drehachse 40 erfolgt.
Hierbei ist der Tankanschluss 10 der Kreiselpumpe 2, 4 axial und der Druckanschluss 16 radial angeordnet, wobei Steueröl über ein Laufrad 42 gefördert wird. Eine Kreiselpumpe 2, 4 kann auch, je nach erforderlicher Förderleistung bzw. Druckhöhe, mehrere Laufräder 42 aufweisen, welche jeweils in einer Förderstufe angeordnet sind. Der Motor 6, beispielsweise ein Gleichstrom- oder Drehstrommotor, ist mit der Kreiselpumpe 2, 4 außenumfangsbündig zusammengesteckt und treibt direkt die Drehachse 40 und somit das Laufrad 42 an. Ein Querschnitt A-A durch das Laufrad 42 der Kreiselpumpe 2, 4 ist in 3 offenbart. Hierbei ist die tangentiale Ausrichtung des Druckanschlusses 16 zum zylinderförmigen Pumpengehäuse 44 erkennbar. Im Betrieb der Kreiselpumpe 2 wird durch vier Flügel 46 des rotierenden Laufrads 42, Steueröl quer zur Drehachse 40 beschleunigt und aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach Außen gefördert und gelangt durch die Öffnung 48 des Druckanschlusses 16 in die daran angeschlossene Druckleitung 18 (s. 1), während gleichzeitig Steueröl durch die Öffnung 50 des Tankanschlusses (s. 2) angesaugt wird und nachströmt. Der Druck des Steueröls ist von der Drehzahl des Laufrads 42 abhängig, welche wiederum von der am Motor 6 anliegenden elektrischen Spannung abhängig ist. Beispielsweise bei einem Laufraddurchmesser von 32 mm und einer Umdrehungszahl pro Minute von 22000 erzeugt die Kreiselpumpe 2, 4 einen Druck von 5 bar. Die Bauelemente, beispielsweise Pumpengehäuse 44, Laufrad 42 etc. (s. 2), der Kreiselpumpe 2, 4 sind vorzugsweise aus Kunststoff gespritzt und werden nicht weiter bearbeitet, wodurch diese sehr kostengünstig herstellbar sind.
Um das Wegeventil 36 aus 1 zu betätigen wird Steueröl über die Druckleitung 18 oder 20 durch die Kreiselpumpe 2 oder 4, je nach Verschieberichtung, in den Zylinderraum 30 oder 32 des Gleichgangzylinders 26 gefördert und aus dem sich verkleinernden Zylinderraum 30 oder 32 über die andere nicht drehende Kreiselpumpe 2 oder 4 in den Tank 14 gefördert. Ein Längsschnitt dieses Zylinders 26 ist in 4 dargestellt. Dieser weist ein Vorsteuergehäuse 52 auf, das von dem zylinderförmigen Stößel 34 mittig durchsetzt wird und stirnseitig mit einer Stirnplatte 54 verschlossen ist, die eine durchgängige Stößelausnehmung 56 aufweist, in der der Stößelendbereich 58 dichtend geführt wird und nach außen herausgeführt ist, um diesen für eine Notbetätigung oder Wegmessung zu verwenden. Wegeventilseitig stützt sich das Vorsteuergehäuse 52 an einer Vorsteuerbuchse 60 ab, welche wiederum an dem Wegeventilgehäuse 62 gehalten wird. Der Stößel 34 ist zum einen koaxial mit einem Ventilglied in Form eines Ventilschiebers 64 des Wegeventils 36 (s. 1) verbunden, welcher in dem Wegeventilgehäuse 62 geführt ist, und zum anderen mit einem Boden 66 eines Vorsteuerkolbens 68, der das Vorsteuervolumen innerhalb des Vorsteuergehäuses 52 in Querrichtung zum Stößel 34 in die Zylinderräume 30, 32 unterteilt. Der Vorsteuerkolben 68 weist auf beiden Seiten gleich große Druckangriffsflächen auf, die als Steuerflächen 70, 72 bezeichnet werden. Der Boden 66 verschließt das stirnseitige Ende des Vorsteuerkolbens 68, der gleitend durch das Vorsteuergehäuse 52 geführt ist. Das vom Boden 66 entfernte Ende des tassenförmigen Vorsteuerkolbens 68 ist stirnseitig offen, womit dessen Innenvolumen 74 und somit dessen Innenstirnfläche 72 vom Druck in der Druckleitung 20 beaufschlagt ist. Der Vorsteuerkolben 68 umfasst eine Federrückstellung 38 bzw. Zentrierfeder 38, die zwischen einer Federplatte 76 und einem becherförmigen Federteller 78 abgestützt ist. Die Zentrierfeder 38 drückt dabei den Federteller 78 über dessen nach außen gebogene Unterseite gegen den Boden 66 und die Federplatte 76 gegen eine Schulter der Vorsteuerbuchse 60. Der becherförmige Federteller 78 ist an einem nabenförmigen Vorsprung 80 der Vorsteuerbuchse 60 axial verschiebbar gelagert, wobei dessen Verschiebeweg nach links in Bezug zu 4 durch einen Anschlagring 82 an dem Vorsprung 80 begrenzt ist. Ein weiterer Anschlagsring 84 am Vorsteuerkolben 68, begrenzt den Veschiebeweg der Federplatte 76 nach rechts, die axial verschiebbar an der zylinderförmigen Innenfläche 86 des Vorsteuerkolbens 68 gelagert ist.
Bei einer Betätigung des Wegeventils 36 (s. 1) wird der Ventilschieber 64 nach rechts oder links in Bezug zu 4 axial verschoben. Um den Ventilschieber 64 nach rechts zu verschieben wird Steuerdruck über die Druckleitung 18 im (von dem Boden 66 aus gesehen) linken Zylinderraum 30 erzeugt, wodurch in diesem ein größerer Druck als in dem rechten Zylinderraum 32 vorherrscht, der etwa dem Tankdruck entspricht. Die linke Steuerfläche 70 des Bodens 66 (in Bezug auf 4) wird mit diesem Steuerdruck beaufschlagt, so dass der Vorsteuerkolben 68 nach rechts verschoben wird, wobei Steueröl in diesen Zylinderraum 30 gefördert wird, und somit den Stößel 34, den Vorsteuerkolben 68 und den becherförmigen Federteller 78 gegen die Kraft der Zentrierfeder 38 mitbewegt, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Druck- und Federkräften einstellt, oder die Kolbenringstirnfläche 88 an der Endseite des Vorsteuerkolbens 68 auf eine Anschlagsfläche 90 der Vorsteuerbuchse 60 aufläuft. Das aus dem Zylinderraum 32 verdrängte Druckmittel wird über die nicht drehende und somit offene Kreiselpumpe 4 zum Tank 14 (s. 1) ausgeschoben, so dass diese dann als Motor wirkt. Mit der Bewegung des Stößels 34 wandert auch der mit diesem formschlüssig verbundene Ventilschieber 64 in die gleiche Richtung, womit das Wegeventil 36 (s. 1) betätigt wird. Die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilschiebers 64 ist vom Fördervolumenstrom der Kreiselpumpe 2 (s. 1) abhängig. Der Ventilschieber 64 bleibt solange in dieser rechten Position, solange Steueröldruck durch die Kreiselpumpe 2 erzeugt wird. Wird die Kreiselpumpe gestoppt, dann sinkt der Steuerdruck im linken Zylinderraum 30 ab und die Zentrierfeder 38 entspannt sich und schiebt den Vorsteuerkolben 68 mit u. a. dem Federteller 78 nach links (in Bezug auf 4), soweit bis der becherförmige Federteller 78 an den Anschlagsring 82 anliegt.
Bei einer Verschiebung des Ventilschiebers 64 nach links und somit einer Betätigung des Wegeventils 36 in die, im Vergleich zu oben beschrieben, andere Richtung, wird der gesamte rechte Zylinderraum 32 (von dem Boden 66 aus und in Bezug auf 4 gesehen), einschließlich der Kolbenringstirnfläche 88, über die andere Kreiselpumpe 4 mit Steuerdruck beaufschlagt. Die Verstellung erfolgt entsprechend den obigen Ausführungen, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Die Verschiebekraft zum Verschieben des Stößels 34 und somit des Ventilschiebers 64 ist abhängig vom Steuerdruck und den Steuerflächen 70, 72 des Vorsteuerkolbens 68. Je größer die Steuerflächen 70, 72 sind, desto größer ist die Verschiebekraft, bei gleich bleibenden Steuerdruck, die den Ventilschieber bewegt. Bei der üblichen Bauweise eines mobilen Wegeventils 36 ist der Bauraum vorgegeben und begrenzt, somit auch die Größe und der Durchmesser des Ventilschiebers 64. Da der Steuerdruck nicht direkt an Steuerflächen eines Ventilschiebers, wie im Stand der Technik beschrieben, angreift, sondern an die Steuerflächen 70, 72 eines Stellzylinders 26, ist die Ventilschiebergröße für die Verschiebekraft nicht relevant.
Im Betrieb der Kreiselpumpe 2, 4 aus 1 hat diese eine gewisse Verlustleistung, welche in Wärme umgewandelt und insbesondere an das Steueröl abgegeben wird. Um diese Wärme abzuführen ist es vorteilhaft, wenn die Stellpumpenanordnung einen nicht dargestellten Leckageanschluss zu einem Tank hat, in welchem das erwärmte Steueröl abgeführt wird.
Bei einem Ausfall der Kreiselpumpen 2, 4 beim Betätigen des Wegeventils 36 (s. 1) sinkt der Steuerdruck in den Zylinderräumen 30, 32 (s. 4) ab und die Zentrierfeder 38 entspannt sich, unabhängig in welche Richtung das Wegeventil 36 betätigt wird, und der Ventilschieber wandert durch die Federkraft in eine zentrierte Lage. Diese Funktion wird als „Fail-Safe" bezeichnet.
Eine zweite Ausführungsform einer Ventilanordnung 1 ist in 5 offenbart. Der Unterschied zur Ventilanordnung 1 aus 1 liegt darin, das hier kein Stellzylinder 26 vorhanden ist. Der von den Kreiselpumpen 92, 94 erzeugte Steuerdruck und Steuervolumenstrom wirkt direkt über Druckleitungen 96, 98 auf die Steuerflächen des Ventilschiebers (jeweils nicht abgebildet) des Wegeventils 100. Da die Größe dieser Steuerflächen, durch den begrenzten Bauraum eines üblichen Wegeventils, kleiner ist, als die Steuerflächen 70, 72 des Stellzylinders aus 1, ist hier ein höherer Steuerdruck erforderlich um die gleiche Verschiebekraft wie bei der Ventilanordnung in 1 zu erreichen. Der höhere Steuerdruck wird durch die Kreiselpumpen 92, 94 erzeugt, die zum Erzeugen eines höheren Förderdrucks mit mehreren, beispielsweise drei Förderstufen ausgeführt sein können, welche jeweils ein Laufrad aufweisen.
Gemäß einer in 6 dargestellten dritten Ausführungsform wird mit nur einer Kreiselpumpe 102, mit zwei Förderrichtungen, das Wegeventil 104 in der Ventilanordnung betätigt. Die dreistufige Kreiselpumpe 102, die mit einem Motor 106 angetrieben wird, hat hierbei zwei Druckanschlüsse 108, 110, die über Druckleitungen 112, 114 mit einem Wechselventil 116 verbunden sind. Dieses hat einen Druckanschluss P_L verbunden mit der Druckleitung 114, einen Druckanschluss P_R verbunden mit der Druckleitung 112, einen Arbeitsanschluss A_L in Wirkverbindung über eine Druckleitung 118 mit einem (in Bezug zu 6) nicht dargestellten linken Steuerraum des Wegeventils 104, der von einer Steuerfläche 120 des Ventilschiebers begrenzt ist, und einen weiteren Arbeitsanschluss A_R in Wirkverbindung mit einem nicht dargestellten rechten Steuerraum über eine Druckleitung 122, wobei der rechte Steuerraum wiederum von einer Steuerfläche 124 begrenzt ist. Außerdem hat das Wechselventil 116 einen Tankanschluss T, welcher über eine Tankleitung 126, die auch mit der Kreiselpumpe 102 in Verbindung steht, an einen Tank 128 angeschlossen ist. Betätigt wird das Wechselventil 116 über Steuerleitungen 130, 132, die sich von den Druckleitungen 112, 114 abzweigen, und über die die Steuerflächen des Wechselventils 116 mit einem Steuerdruck beaufschlagbar sind. In einer Stellung des Wechselventils 116 ist P_L mit A_L verbunden und A_R mit T und in einer weiteren Stellung P_R mit A_R und A_L mit T. Das Wegeventil 104 ist über eine Feder 134 in Grundstellung 0 vorgespannt und lässt sich wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen in Richtung der Positionen a und b verstellen. Die genauere Funktionsweise dieser dritten Ausführungsform wird in den 7 und 8 weiter erläutert.
In 7 ist eine Querschnittansicht einer Kreiselpumpe 102 mit den zwei Druckanschlüssen 108, 110 gezeigt. Diese weisen jeweils Öffnungskanäle 136, 138 auf, die sich in etwa tangential vom Innenumfang 140 des Pumpengehäuses abzweigen und parallel zueinander in die gleiche Richtung laufen. Das Funktionsprinzip der Kreiselpumpe 102 ist das gleiche wie bei der Kreiselpumpe 2, 4 aus 2 und 3. Steueröl wird durch das um die Drehachse 142 rotierenden Laufrad 144 in Umfangsrichtung bzw. Radialrichtung beschleunigt. Bei einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn in Bezug zu 7 wird ein Großteil des Steueröls, beispielsweise zwei Drittel, durch den Öffnungskanal 138 gefördert, der in etwa in Strömungsrichtung ausgerichtet ist, der Rest wird durch den gegen die Strömung ausgerichteten Öffnungskanal 136 gefördert. Die Öffnungskanäle 136, 138 sind über die Druckanschlüsse 108, 110 mit den Druckleitungen 112, 114 (s. 6) verbunden, an denen sich somit eine Steuerdruckdifferenz einstellt und durch diese dann das Wechselventil 116 über die Steuerleitungen 130, 132 betätigt wird. Nach der Betätigung des Wechselventils 116 stellt dieses eine Verbindung zwischen Druckleitung 114 und Druckleitung 118 über den Druckanschluss P_L und Arbeitsanschluss A_L her und verschließt die Druckleitung 112, womit das gesamte Steueröl über den Öffnungskanal 138 (s. 7) gefördert wird, die Steuerleitung 132 ist jedoch weiterhin geöffnet. Die andere Druckleitung 122 zum Wegeventil wird über den Arbeitsanschluss A_R und dem Tankanschluss T des Wechselventils 116 und über die Tankleitung 126 mit dem Tank 128 verbunden. Die Steuerfläche 120 des Wegeventils 104 (s. 6) wird somit über die Druckleitung 118 mit Steuerdruck beaufschlagt und betätigt. Entsprechend ist die Funktionsweise bei einer Rotation des Laufrads 144 im Uhrzeigersinn, wobei das Wechselventil 116 wieder durch die Druckdifferenz an den Steuerleitungen 130, 132 geschaltet wird, die Druckleitung 112 mit der Druckleitung 122 über den Druckanschluss P_R und Arbeitsanschluss A_R verbindet, die Verbindung zwischen der Druckleitung 114 und der Druckleitung 118 unterbricht und die Druckleitung 118 über die Tankanschluss T mit dem Tank 128 verbindet.
Ein Längsschnitt durch ein derartiges Wechselventil 116 ist in 8 dargestellt und in ähnlicher Ausführung in „Der Hydrauliktrainer, Band 1; Rexroth Hydraulics; 1991" beschrieben. Dieses weist ein Gehäuse 146 auf, in dem die zwei Pumpenanschlüsse P_L, P_R, die zwei Arbeitsanschlüsse A_L, A_R und die zwei Tankanschlüsse T_L, T_R eingebracht sind. Des Weiteren ist in dem Gehäuse 146 ein mehrstufiger Wechselkolben 148 über einen mittleren Bund 150 und zwei kleinere Endbunde 152, 154, welche sich jeweils an den Enden befinden, gleitend gelagert. Der mittlere Bund 150 ist links und rechts in Bezug zu 8 jeweils von einer Ringstirnfläche 156, 158 begrenzt, welche außerdem die Seitenwandungen eines linken und rechten Druckraums 160, 162 sind, die jeweils mit einem der Pumpenanschlüsse P_L, P_R verbunden sind. Die Druckräume 160, 162 haben gegenüber der jeweiligen Ringstirnfläche 156, 158 eine weitere Öffnung 164, 166 mit jeweils einem Kegelsitz 168, 170, auf dem ein Kegel 172, 174 aufliegen und die Öffnung 164, 166 verschließen kann. Die Kegel 172, 174 sind an dem Wechselkolben 148 im Bereich der Druckräume 160, 162 ausgebildet. Die linke Öffnung 164 in Bezug zu 8 führt zu den Anschlüssen A_L, T_L und die rechte Öffnung 166 zu den Anschlüssen A_R, T_R.
Bei der Drehung der Kreiselpumpe 102 aus 6 baut sich durch den unterschiedlichen Volumenstrom beispielsweise in dem linken Druckraum 160 der höhere Steuerdruck auf, wodurch die linke Ringstirnfläche 156 mit diesem beaufschlagt wird und der Wechselkolben 148 nach rechts verschoben wird, bis der rechte Kegel 174 auf dem rechten Sitz 170 im Gehäuse aufläuft und den rechten Druckraum 162 und den Anschluss P_R von den Anschlüssen A_R und T_R trennt. Gleichzeitig sind die Anschlüsse P_L und A_L über den linken Druckraum 160 weiterhin miteinander verbunden, jedoch ist der Tankanschluss T_L durch den Endbund 152 verschlossen. Steueröl wird in dieser Ventilstellung über P_L und A_L und weiter über die Druckleitung 118 (s. 6) zu der Steuerfläche 120 gefördert, die den Ventilschieber des Wegeventils 104 nach rechts betätigt. Die Verschiebung des Ventilschiebers des Wegeventils 104 erfolgt in die andere Richtung entsprechend.
Eine vierte Ausführungsform der Ventilanordnung 1 ist in 9 gezeigt. Diese weist zwei einstufige Kreiselpumpen 176, 178 zum Betätigen des Wegeventils 180 auf, die von einem gemeinsamen Motor 182 angetrieben werden, wobei jeweils zwischen einer Kreiselpumpe 176, 178 und dem Motor 182 eine Freilaufkupplung 184, 186 angeordnet ist. Die Betätigung des Wegeventils 180 erfolgt wie beim zweiten Ausführungsbeispiel aus 5, der Unterschied liegt im Antrieb der Kreiselpumpen 176, 178. Der Motor 182 hat zwei Drehrichtungen, wobei je nach Drehrichtung eine Freilaufkupplung 184, 186 in Eingriff kommt.
Ein Längsschnitt einer derartigen Freilaufkupplung 184, 186 ist in 10 offenbart. Diese haben eine Antriebswelle 188 (s. 9), die mit dem Motor 182 in Wirkverbindung steht und mit einem Kupplungsrad 190 (s. 10) kraftschlüssig verbunden ist. An diesem Kupplungsrad 190 sind drei Klemmkörper 192 über eine Kupplungsbolzen 194 drehbar gelagert. Das Kupplungsrad 190 mit den Klemmkörpern 192 wird von einem Hohlzylinder 196, welcher mit einer Antriebswelle 198 (s. 9) der Kreiselpumpen 176, 178 verbunden ist, umschlossen. Es gibt zwei Drehrichtungen um das Kupplungsrad 190 anzutreiben, abhängig von der Drehrichtung des Motors 182.
In 11 wird der Querschnitt durch B-B der Freilaufkupplung 184, 186 aus 10 betrachtet. Hier werden die drei möglichen Drehpositionen x, y und z der Klemmkörper 192 gezeigt. Wird der Motor 182 aus 9 eingeschaltet, so bewegt sich die Antriebswelle 188 beispielsweise im Uhrzeigersinn in Bezug zu 11 und die Klemmkörper 192 werden aufgrund der Trägheitskraft bzw. Massenkraft von Position z auf Position y gedreht und dann mit der Fliehkraft bzw. Zentrifugalkraft auf Position x weiter bewegt, wo diese an die Innenwandung des Hohlzylinders 200 gedrückt werden und diesen reibschlüssig antreiben, welcher wiederum eine der Kreiselpumpen 176, 178 antreibt. Wird die Antriebswelle 188 gegen den Uhrzeigersinn bewegt, so werden die Klemmkörper 192 wieder durch Trägheits- und Zentrifugalkräfte zurück auf Position z bewegt, wo sie jeweils an einem Anschlagszylinder 202 aufliegen. Durch die gegensinnige Anordnung der Freilaufkupplungen 184, 186 zwischen den Kreiselpumpen 176, 178 und dem Motor 182 aus 9 ist je nach Drehrichtung des Motors, eine Freilaufkupplung 184, 186 eingekuppelt und eine ausgekuppelt und somit jeweils eine Kreiselpumpe 1176, 178 in Betrieb welche das Wegeventil 180 in einer Richtung betätigt.
Offenbart ist eine Ventilanordnung 1 mit einem Wechselventil 36, welches einen Ventilschieber 64 hat, der über wenigstens eine Kreiselpumpe 2, 4, welche Steuerdruck und -volumenstrom erzeugt, betätigt wird.

1: Ventilanordnung
2: Kreiselpumpe
4: Kreiselpumpe
6: Motor
8: Motor
10: Tankanschluss
12: Tankleitung
14: Tank
16: Druckanschluss
18: Druckleitung
20: Druckleitung
26: Stellzylinder/Gleichgangzylinder
28: Kolben
30: Zylinderraum
32: Zylinderraum
34: Stößel
36: Wegeventil
38: Federrückstellung
40: Drehachse
42: Laufrad
44: Pumpengehäuse
46: Flügel
48: Öffnung
50: Öffnung
52: Vorsteuergehäuse
54: Stirnplatte
56: Stößelausnehmung
58: Stößelendbereich
60: Vorsteuerbuchse
62: Wegeventilgehäuse
64: Ventilschiebers
66: Boden
68: Vorsteuerkolbens
70: Steuerfläche
72: Steuerfläche
74: Innenvolumen
76: Federplatte
78: Federteller
80: Vorsprung
82: Anschlagring
84: Anschlagsring
86: Innenfläche
88: Kolbenringstirnfläche
90: Anschlagsfläche
92: Kreiselpumpe
94: Kreiselpumpe
96: Druckleitung
98: Druckleitung
100: Wegeventil
102: Kreiselpumpe
104: Wegeventil
106: Motor
108: Druckanschluss
110: Druckanschluss
112: Druckleitung
114: Druckleitung
116: Wechselventil
118: Druckleitung
120: Steuerfläche
122: Druckleitung
124: Steuerfläche
126: Tankleitung
128: Tank
130: Steuerleitung
132: Steuerleitung
134: Feder
136: Öffnungskanal
138: Öffnungskanal
140: Innenumfang
142: Drehachse
144: Laufrad
146: Gehäuse
148: Wechselkolben
150: Bund
152: Endbund
154: Endbund
156: Ringstirnfläche
158: Ringstirnfläche
160: Druckraum
162: Druckraum
164: Öffnung
166: Öffnung
168: Kegelsitz
170: Kegelsitz
172: Kegel
174: Kegel
176: Kreiselpumpe
178: Kreiselpumpe
180: Wegeventil
182: Motor
184: Freilaufkupplung
186: Freilaufkupplung
188: Antriebswelle
190: Kupplungsrad
192: Klemmkörper
194: Kupplungsbolzen
196: Hohlzylinder
198: Antriebswelle
200: Hohlzylinder
202: Anschlagszylinder
A_L: Arbeitsanschluss
A_R: Arbeitsanschluss
P_L: Pumpenanschluss
P_R: Pumpenanschluss
T_L: Tankanschluss
T_R: Tankanschluss
T: Tankanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Druckschrift „Der Hydrauliktrainer, Band 1; Rexroth Hydraulics; 1991; S. 197 ff" [0002]
- „Der Hydrauliktrainer, Band 1; Rexroth Hydraulics; 1991" [0037]

Claims

Ventilanordnung mit einem Wegeventil (36), dessen Ventilglied (64) mittels eines elektrohydraulischen Schieberantrieb über Steuerflächen (70, 72) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieberantrieb eine Stellpumpenanordnung hat, über die die Steuerflächen (70, 72) des Ventilglieds (64) zu dessen Verstellung mit einer Druckdifferenz beaufschlagbar sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei dessen Stellpumpenanordnung zumindest eine Kreiselpumpe (2, 4) hat.
Ventilanordnung nach Anspruch 2, wobei eine oder mehrere Kreiselpumpen (2, 4) über wenigstens einen Motor (6, 8) angetrieben sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 3, wobei jeder Stellrichtung eine Kreiselpumpe (2, 4) zugeordnet ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 3 bis 4, wobei jede Steuerfläche (70, 72) des Ventilglieds (564) über eine Kreiselpumpe (2, 4) mit Steuerdruck beaufschlagbar ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 3 bis 5, wobei ein Stößel (34) eines Stellzylinders (26) mit einem Ventilschieber (64) verbunden ist, wobei die Zylinderräume (30, 32) des Stellzylinders (26) jeweils an den Druckanschluss (16) einer Kreiselpumpe (2, 4) angeschlossen sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 6, wobei der Stellzylinder (26) ein Gleichgangzylinder oder ein Differentialzylinder ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 3, wobei die Kreiselpumpe (102) zwei Druckanschlüsse (108, 110) aufweist, von denen jeder einer Steuerfläche zugeordnet ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 8, wobei die beiden Druckanschlüsse (108, 110) der Kreiselpumpe (102) über ein Wechselventil (116) mit den Steuerflächen verbunden sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 9, wobei das Wechselventil (116) zwei mit einem Druckraum verbundene Arbeitsanschlüsse (A_L, A_R) hat, einen Tankanschluss (T) und zwei Druckanschlüsse (P_L, P_R), die über Druckleitungen (112, 114) mit jeweils mit einem der Druckanschlüsse (108, 110) der Kreiselpumpe (102) verbunden sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 10, wobei die Kreiselpumpe (102) über einen Motor (106) angetrieben wird.
Ventilanordnung nach Anspruch 3 bis 5, wobei zwei Kreiselpumpen (176, 178) von einem gemeinsamen Motor (182) angetrieben werden.
Ventilanordnung nach Anspruch 12, wobei zwischen dem Motor (182) und der jeweiligen Kreiselpumpe (176, 178) eine Freilaufkupplung (184, 186) angeordnet ist.