DE102008038338A1 - Valve arrangement and valve-controlled hydraulic machine - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine ventilgesteuerte Hydromaschine und Ventilanordnung mit einem Schließkörper zum Verschließen einer Druckmitteldurchgangsöffnung, wobei der Schließkörper über einen ersten Verstellmechanismus verstellbar ist, so dass der Schließkörper einen Öffnungs- oder Schließhub durchführt. Über einen zweiten Verstellmechanismus wird der Schließkörper derart verstellt, dass dieser einen Zusatzhub ausführt, wobei ein Gesamthub des Schließkörpers größer oder kleiner als der alleine durch den ersten Verstellmechanismus bewirkte Hub ist.Disclosed is a valve-controlled hydraulic machine and valve arrangement with a closing body for closing a pressure medium passage opening, wherein the closing body is adjustable via a first adjusting mechanism, so that the closing body performs an opening or closing stroke. A second adjusting mechanism of the closing body is adjusted so that it performs an additional stroke, wherein a total stroke of the closing body is greater or smaller than the stroke caused solely by the first adjusting mechanism.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine ventilgesteuerte Hydromaschine mit einer derartigen Ventilanordnung.The The invention relates to a valve arrangement according to the Preamble of claim 1 and a valve-controlled hydraulic machine with such a valve arrangement.
Ventilgesteuerte
Hydromaschinen und Ventilanordnungen sind beispielsweise aus der
Bei der bekannten Lösung sind die beiden Ventile als elektrisch entsperrbare bzw. sperrbare Rückschlagventile ausgeführt, die über die Pumpensteuerung ansteuerbar sind und um den jeweiligen Arbeitsraum im „full mode”, im „partial mode” oder im „idle mode” zu betreiben. Beim „full mode” wird im Wesentlichen das gesamte Schluck- oder Fördervolumen ausgenützt, im „partial mode” entsprechend nur ein Teil des Volumens. Im „idle mode” ist das Förder-/Schluckvolumen des jeweiligen Arbeitsraumes gleich 0 – die Maschine arbeitet im Leerlauf.at The known solution, the two valves are electric openable or lockable non-return valves, which can be controlled via the pump control and the respective working space in "full mode", in the "partial mode "or in" idle mode "to operate. When "full mode" is essentially the entire Suction or delivery volume utilized, in the "partial Mode "only a part of the volume. In the "idle mode "is the delivery / intake volume of the respective Working space equals 0 - the machine is idling.
Über eine Steuereinheit wird die Hydromaschine nach einem Regelalgorithmus betrieben, um einen möglichst pulsationsarmen Summen-Fördervolumenstrom (Pumpe) oder Summen-Schluckvolumenstrom (Motor) zu erzielen. Die Volumenstromverstellung erfolgt dabei häufig nach einer Phasenanschnittsteuerung, sie kann jedoch auch nach einer Phasenabschnitts- oder Phasenausschnittssteuerung durchgeführt werden.about a control unit is the hydraulic machine according to a control algorithm operated in order to minimize the pulsation sum flow volume (Pump) or total displacement (motor). The Volume flow adjustment often takes place after one Phase-angle control, but it can also be used after a phase-angle or phase cutout control.
Bei der beschriebenen Lösung ist das im Zulauf zu jedem Arbeitsraum angeordnete Zulaufventil im unbestromten Zustand mittels Federkraft geschlossen. Das im Ablauf angeordnete Rückschlagventil ist im unbestromten Zustand durch die Federkraft in Öffnungsrichtung vorgespannt.at the solution described is in the feed to each workspace arranged inlet valve in the de-energized state by means of spring force closed. The check valve located in the drain is in the de-energized state by the spring force in the opening direction biased.
Falls die Hydromaschine als Motor betrieben werden soll, wird zum Antreiben einer mit der Taumelscheibe verbundenen Welle das Ablaufventil durch Bestromen eines Betätigungsmagneten geschlossen und gleichzeitig das Zulaufventil geöffnet. Dadurch kann Druckmittel in den Arbeitsraum einströmen, so dass die hydraulische Energie des Druckmittels durch die Axialverschiebung des jeweiligen Kolbens und die entsprechende Drehbewegung der Taumelscheibe in eine Drehbewegung der Welle und somit in mechanische Energie umgewandelt wird. Kurz vor dem inneren Totpunkt, in dem der jeweilige Kolben die volle Schluckbewegung ausgeführt hat, wird das Zulaufventil geschlossen, so dass durch den verbleibenden Resthub des Kolbens bis zum Totpunkt der Arbeitsraum druckentlastet wird. Durch diese Druckentlastung kann das Ablaufventil druckentlastet öffnen und der Kolben kann in seiner nachfolgenden Förderbewegung sein Schluckvolumen zum Tank ausschieben. Kurz vor dem äußeren Totpunkt wird dann das Ablaufventil durch Bestromen des entsprechenden Betätigungsmagneten geschlossen. Der verbleibende Hub des Kolbens bis äußeren Totpunkt wird dann zum Komprimieren des im Arbeitsraum eingeschlossenen Druckmittels benutzt, so dass das Zulaufventil bei Erreichen des äußeren Totpunkts druckentlastet öffnen kann. Durch diesen Ablauf ist gewährleistet, dass die Rückschlagventile im weitgehend druckausgeglichenen Zustand durch relativ geringe Betätigungsmagnetkräfte geschaltet werden können. Diese Ansteuerung ist aufgrund der geforderten Schaltdynamik notwendig.If the hydraulic machine is to be operated as a motor, is to drive a shaft connected to the swash plate, the drain valve Energizing an actuating magnet closed and simultaneously the inlet valve is opened. This allows pressure medium in pour in the working space, so that the hydraulic energy the pressure medium by the axial displacement of the respective piston and the corresponding rotational movement of the swash plate in a rotary motion the wave and thus converted into mechanical energy. Short before the inner dead center, in which the respective piston the full Has completed swallowing movement, the inlet valve is closed, so that by the remaining balance stroke of the piston to the dead center the working space is relieved of pressure. By this pressure relief can open the drain valve depressurized and the piston can be in its subsequent conveying movement swallow volume push out to the tank. Just before the outer dead center then the drain valve by energizing the corresponding actuating magnet closed. The remaining stroke of the piston to outer Dead center is then used to compress the trapped in the workspace Pressure medium used, so that the inflow valve on reaching the outer Totally depressurized open can. Through this process ensures that the check valves in the largely pressure-balanced state by relatively low Actuating magnetic forces can be switched. This control is necessary due to the required switching dynamics.
Voraussetzung für diese Art der Steuerung (DDP-Prinzip (digital displacement pump)) ist, dass die niederdruck- und hochdruckseitigen Ventile mit hoher Dynamik geschaltet werden können, so dass die vorbeschriebenen Druckmittelströmungspfade sehr schnell abgesperrt oder zum Durchströmen frei gegeben werden können.requirement for this type of control (DDP principle (digital displacement pump)) is that the low pressure and high pressure side valves can be switched with high dynamics, so that the above-described pressure medium flow paths very quickly shut off or can be released to flow through.
In
der
Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung besteht darin, dass der Strömungswiderstand beim Durchströmen der ringförmigen Durchströmöffnung und der Umströmung des tassenförmigen Ventilelementes vergleichsweise hoch ist, so dass der Wirkungsgrad der Hydromaschine vergleichsweise gering ist.One Another disadvantage of the known solution is that the flow resistance when flowing through the annular flow opening and the Flow around the cup-shaped valve element is relatively high, so that the efficiency of the hydraulic machine is comparatively low.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung und eine ventilgesteuerte Hydromaschine zu schaffen, bei denen die eingangs beschriebenen Steuermodi mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand und hoher Dynamik realisierbar sind.In contrast, the invention has the object, a valve assembly and a ven To provide tilgesteuerte hydromachine, in which the control modes described above with low device complexity and high dynamics can be realized.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer ventilgesteuerten Hydromaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst.These Task is achieved by a valve assembly having the features of claim 1 and a valve-controlled hydraulic machine with the features of Patent claim 18 solved.
Erfindungsgemäß weist eine Ventilanordnung einen Schließkörper zum Verschließen einer Druckmitteldurchgangsöffnung auf. Der Schließkörper ist hierbei über einen ersten Verstellmechanismus verstellbar, so dass der Schließkörper einen Öffnungs- oder Schließhub durchführt. Über einen zweiten Verstellmechanismus ist der Schließkörper derart verstellbar, dass er einen Zusatzhub durchführt, womit ein Gesamthub des Schließkörpers größer oder kleiner als der alleine durch den ersten Verstellmechanismus bewirkte Hub ist.According to the invention a valve arrangement a closing body for closing a pressure medium passage opening. The closing body is adjustable via a first adjusting mechanism, so that the closing body has an opening or closing stroke performs. About one second adjusting mechanism is the closing body adjustable so that it performs an additional stroke, bringing a total stroke of the closing body larger or smaller than alone by the first adjustment mechanism caused stroke is.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch den zusätzlichen Hub die Druckmitteldurchgangsöffnung erweitert ist und somit Strömungswiderstände beim Durchströmen der Druckmitteldurchgangsöffnung verkleinert werden. Des Weiteren ist ein äußerst einfacher Aufbau der Ventilanordnung ermöglicht.These Solution has the advantage that by the additional Hub the pressure medium passage opening is extended and thus flow resistance when flowing through the pressure medium passage opening to be reduced. Of Another is an extremely simple construction of Valve arrangement allows.
Bei einer Variante kann der Zusatzhub des über den ersten Verstellmechanismus geöffneten Schließkörpers durch in Öffnungsrichtung auf den Schließkörper wirkende Strömungskräfte bewirkt sein.at a variant of the additional stroke of the first adjusting mechanism open closing body through in the opening direction acting on the closing body flow forces be effective.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schließkörper über den ersten Verstellmechanismus in Öffnungsrichtung von einer ersten Feder und in Schließrichtung von einer Magnetkraft eines Hubmagneten beaufschlagt.at an advantageous embodiment of the invention, the closure body via the first adjusting mechanism in the opening direction of a first spring and in the closing direction of a magnetic force a lifting magnet acted upon.
Der Schließkörper kann über den zweiten Verstellmechanismus in Schließrichtung von einer zweiten Feder beaufschlagt sein.Of the Closing body can via the second adjustment mechanism acted upon in the closing direction by a second spring be.
Der Schließkörper ist beispielsweise fest mit einem aus einem Ventilgehäuse geführten und darin axial verschiebbar gelagerten Führungsstößel verbunden.Of the Closing body is for example fixed with a out of a valve body and axially therein slidably mounted guide tappet connected.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Führungsstößel in einer am Ventilgehäuse gleitend gelagerten axial verschiebbaren Ventilhülse aufgenommen. Die Ventilhülse kann zum Verstellen des Schließkörpers über den ersten Verstellmechanismus mit einer dem Schließkörper zuweisenden Stirnfläche an dem Schließkörper und mit einer von dem Schließkörper abweisenden Stirnfläche über eine zweite Feder an einem mit dem Führungsstößel verbundenen Stützteller abgestützt sein.In Another embodiment of the invention is the guide tappet in an axially slidably mounted on the valve housing Valve sleeve added. The valve sleeve can for adjusting the closing body over the first adjusting mechanism with a closing body assigning end face on the closing body and with one of the closing body repellent Face over a second spring on one with the guide ram connected support plate be supported.
Zweckmäßig ist an einem schließkörperfernen Hülsenendbereich der Ventilhülse ein durch den Hubmagneten verschiebbarer und in etwa hohlzylindrischer Magnetanker angeordnet, der die Ventilhülse mit einem ersten Längsabschnitt fest umgreift und mit einem zweiten Längsabschnitt die zweite Feder und den Stützteller des Führungsstößels aufnimmt.expedient is at a closing body distal sleeve end area the valve sleeve a displaceable by the solenoid and arranged in approximately hollow cylindrical armature, the valve sleeve firmly engages with a first longitudinal section and with a second longitudinal section, the second spring and the backup plate of the guide tappet absorbs.
Mit Vorteil stützt sich die erste Feder an dem Ventilgehäuse ab und spannt über den Magnetanker und die Ventilhülse den Schließkörper in Öffnungsrichtung vor.With Advantage, the first spring is supported on the valve housing from and over the armature and the valve sleeve the closing body in the opening direction in front.
Die zweite Feder ist vorzugsweise dem zweiten Verstellmechanismus zugeordnet und spannt den Schließkörper über den Lagerteller und den Führungsstößel in Schließrichtung vor.The second spring is preferably associated with the second adjustment mechanism and clamps the closing body over the Bearing plate and the guide plunger in Closing direction before.
Der Öffnungshub des ersten Verstellmechanismus ist beispielsweise durch einen an einer Hülsenmantelfläche der Ventilhülse ausgebildeten Anschlagsring begrenzt, wobei der Anschlagsring an einem am Ventilgehäuse angeordneten Gehäuseanschlag anschlagbar ist.The opening stroke the first adjustment mechanism is for example by a a sleeve lateral surface of the valve sleeve trained stop ring limited, with the stop ring on a housing stop arranged on the valve housing is beatable.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Feder an dem Ventilgehäuse abgestützt und spannt über einer ersten Stirnfläche eines in etwa hohlzylindrischen und beidseitig verschlossenen Magnetankers diesen vor, wobei durch den Magnetanker der Führungsstößel in etwa axial hindurchgeführt ist und eine dritte Feder sich an einer zweiten Stirnfläche des Magnetankers abstützt und einen auf dem Führungsstößel axial verschiebbaren und an einem Gehäuseanschlag anschlagbaren Anschlagsring vorspannt, der über einen Mitnahmevorsprung an dem Führungsstößel bei einem Schließhub weg vom Gehäuseanschlag verschiebbar ist. Durch diese Lösung ist eine äußerst kompakte und einfach aufgebaute Ventilanordnung ermöglicht.at a further preferred embodiment of the invention the first spring is supported on the valve housing and spans over a first end face of a in approximately hollow cylindrical and sealed on both sides magnet armature this before, wherein by the armature of the guide tappet is passed approximately axially and a third spring itself is supported on a second end face of the magnet armature and one on the guide tappet axially slidable and attachable to a housing stop Attacking biasing ring, which has a driving projection on the guide tappet during a closing stroke away from the housing stop is displaceable. Through this solution is an extremely compact and simple design Valve arrangement allows.
Vorteilhafter Weise stützt sich die zweite Feder im Magnetanker an einer in die gleiche Richtung wie die erste Stirnfläche weisenden ersten Innenfläche ab und spannt einen in dem Magnetanker angeordneten und fest mit dem Führungsstößel verbundenen Stützteller vor, wobei der Stützteller bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub des zweiten Verstellmechanismus sich an einer der ersten Innenfläche gegenüberliegenden zweiten Innenfläche des Magnetankers abstützt.Favorable Way, the second spring in the armature is supported on one pointing in the same direction as the first face first inner surface and biases one in the armature arranged and fixed to the guide tappet connected support plate, wherein the support plate in a non-executed additional stroke of the second adjustment mechanism opposite to one of the first inner surface second inner surface of the armature is supported.
Bei einer einfachen Ausführungsform ist der Schließkörper axial auf einem aus einem Ventilgehäuse geführten Endabschnitt eines in dem Ventilgehäuse axial verschiebbar gelagerten Führungsstößels verschiebbar geführt. Der Endabschnitt des Führungsstößels kann dabei im Führungsbereich des Schließkörpers radial zurückgestuft sein, wodurch zwei Ringflächen gebildet sind.In a simple embodiment, the closing body is displaceably guided axially on an end section, guided from a valve housing, of a guide plunger axially displaceably mounted in the valve housing. The end section of the Guide ram can be radially downgraded in the guide region of the closing body, whereby two annular surfaces are formed.
Zweckmäßig kann es sein, wenn der Schließkörper bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub des zweiten Verstellmechanismus an der dem Ventilgehäuse abweisenden ersten Ringfläche mit einer Anschlagsfläche anschlägt und über die zweite Feder vorgespannt ist, die sich an der zweiten Ringfläche abstützt und den Schließkörper über eine von der Anschlagsfläche abweisenden Stützfläche vorspannt.expedient It may be when the closing body at a not executed additional stroke of the second adjustment mechanism on the valve housing housing repellent first annular surface strikes with a stop surface and over the second spring is biased, located on the second annular surface supports and the closing body over one of the stop surface repellent support surface biases.
In weiterer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels stützt sich die erste Feder an dem Ventilgehäuse ab und spannt einen mit dem Führungsstößel fest verbundenen Magnetanker vor in Öffnungsrichtung vor, wobei ein fest mit dem Führungsstößel verbundener Anschlagsring an einem Gehäuseanschlag anliegt.In supports further embodiment of the embodiment the first spring on the valve body and clamped one firmly connected to the guide tappet Magnetic anchor in front in the opening direction, with a fixed with the guide plunger connected stopper ring abuts against a housing stop.
Mit Vorteil hat eine ventilgesteuerte Hydromaschine eine Ventilanordnung, bei der die zweite Feder in einem von dem Schließkörper verschließbaren Förderraum der Hydromaschine angeordnet ist und sich an einer im Förderraum ausgebildeten Abstützeinrichtung abstützt und den Schließkörper vorspannt.With Advantage, a valve-controlled hydraulic machine has a valve arrangement, in which the second spring in one of the closing body arranged closable delivery chamber of the hydraulic machine is and on a trained in the delivery room support device supports and biases the closing body.
Vorzugsweise hat eine ventilgesteuerte Hydromaschine eine wie oben erläuterte Ventilanordnung.Preferably has a valve-controlled hydraulic machine as explained above Valve assembly.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous developments of the invention are the subject of further Dependent claims.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the Following are preferred embodiments of the invention explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:
Im
Folgenden wird zunächst anhand
Gemäß der
schematischen Darstellung in
Jeder
Arbeitsraum
Wie
bereits eingangs erläutert, sind die Ablaufventile
Die
Ansteuerung der Betätigungsmagneten
Das
Saugventil
Das
Saugventil
Benachbart
zum Magnetanker
Gemäß der
Darstellung in
Die
Federkraft der zweiten Feder
Durch
das Saugventil
Die
erste Feder
Durch
den Zusatzhub h in
Sobald
die auf den Schließkörper
In
der
Ein
Schließkörperführungsstößel
An
dem Schließkörperführungsstößel
Zum Öffnen
des Saugventils
Das
Ausführungsbeispiel nach
In
der Darstellung in
Bei
einer Schluckbewegung des Kolbens
Offenbart ist eine ventilgesteurte Hydromaschine und eine Ventilanordnung mit einem Schließkörper zum Verschließen einer Druckmitteldurchgangsöffnung, wobei der Schließkörper über einen ersten Verstellmechanismus verstellbar ist, so dass der Schließkörper einen Öffnungs- oder Schließhub durchführt. Über einen zweiten Verstellmechanismus wird der Schließkörper derart verstellt, dass dieser ein Zusatzhub ausführt, wobei ein Gesamthub des Schließkörpers größer oder kleiner als der alleine durch den ersten Verstellmechanismus bewirkte Hub ist.Disclosed is a ventilgesteurte hydraulic machine and a valve assembly with a closing body for closing a Druckmitteldurchgangsöffnung, wherein the closing body via a first adjusting mechanism is adjustable, so that the closing body performs an opening or closing stroke. about a second adjusting mechanism is the closing body adjusted so that this performs an additional stroke, wherein a total stroke of the closing body larger or smaller than alone by the first adjustment mechanism caused stroke is.
- 11
- Hydromaschinehydromachine
- 22
- Zylindercylinder
- 44
- Zylinderbohrungbore
- 66
- Kolbenpiston
- 88th
- Arbeitsraumworking space
- 1010
- Kolbenschuhpiston shoe
- 1212
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1414
- Steuerkurvecam
- 1616
- Zulaufventilinlet valve
- 1818
- Zulaufleitungsupply line
- 2020
- Pumpepump
- 2222
- Ablaufventildrain valve
- 2424
- Ablaufleitungdrain line
- 2626
- Tanktank
- 2828
- Betätigungsmagnetenactuating magnet
- 3030
- Betätigungsmagnetenactuating magnet
- 3434
- Steuereinheitcontrol unit
- 3636
- DrehzahlaufnehmerSpeed Sensor
- 3838
- Federfeather
- 4040
- Ventilelementvalve element
- 4242
- Ventilsitzvalve seat
- 4343
- DurchströmungsquerschnittFlow area
- 4444
- GehäuseinnenflächeHousing inner surface
- 4646
- Ventilgehäusesvalve housing
- 4848
- Führungsstößelguide tappet
- 5050
- Schließkörperclosing body
- 5252
- Dichtflächesealing surface
- 5454
- Ventilhülsevalve sleeve
- 5656
- Stirnflächeface
- 5858
- Stirnflächeface
- 6060
- Federfeather
- 6262
- Stütztellerbacking pad
- 6464
- Magnetankerarmature
- 6666
- Magnetspulesolenoid
- 6868
- Polringpole ring
- 7070
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 7272
- Stirnflächeface
- 7474
- Federfeather
- 7676
- Stirnflächeface
- 7878
- Innenflächepalm
- 8080
- Innenflächepalm
- 8282
- Mitnahmevorsprungdriving projection
- 8585
- SchließkörperführungsstößelClosing body guide tappet
- 8686
- Stütztellerbacking pad
- 8888
- Stirnflächeface
- 9090
- Ringflächering surface
- 9191
- Innenflächepalm
- 9292
- Abstützeinrichtungsupport means
- 9494
- Stirnflächeface
- 9696
- Stirnflächeface
- 9898
- Ablaufventildrain valve
- 100100
- Schließkörperclosing body
- 102102
- Ventilfedervalve spring
- 104104
- HydromaschinengehäuseHydro machine housing
- hH
- ZusatzhubAuxiliary
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150303 |