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Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein Wegeventil, das zur insbesondere lastunabhängigen Steuerung eines hydraulischen Verbrauchers hinsichtlich Richtung und Geschwindigkeit dient. Das Wegeventil weist einen in einer Kolbenbohrung eines Ventilgehäuses von einer Neutralstellung aus axial verschiebbaren Steuerkolben auf, mit dem die Druckmittelwege zwischen einer Zulaufkammer, der Druckmittel von einer Druckmittelquelle zuführbar ist, einer Ablaufkammer, über die Druckmittel zu einem Tank abführbar ist, und zumindest einer Verbraucherkammer steuerbar sind. In dem Steuerkolben ist ein Fluidpfad ausgebildet, der eine in Längsrichtung des Steuerkolbens verlaufende Axialbohrung und einen von der Axialbohrung nach außen an die Mantelfläche des Steuerkolbens führenden Kanalabschnitt umfasst und über den in der Neutralstellung eine Entlastungsverbindung von der Verbraucherkammer zur Ablaufkammer besteht und der in einer Stellung außerhalb der Neutralstellung der Meldung des in der Verbraucherkammer anstehenden Lastdrucks dient.
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Aus der
DE 199 48 232 A1 ist ein Wegeventil bekannt, in dessen Steuerkolben ein Fluidpfad ausgebildet ist, der in einer Stellung des Steuerkolbens außerhalb der Neutralstellung der Meldung des in der Verbraucherkammer anstehenden Lastdrucks dient und der eine in Längsrichtung des Steuerkolbens verlaufende Axialbohrung und einen von der Axialbohrung nach außen an die Mantelfläche des Steuerkolbens führenden Kanalabschnitt umfasst. Dieser wird durch eine Radialbohrung gebildet wird, die mit gleichbleibendem Durchmesser von der Axialbohrung bis zur Mantelfläche verläuft und die in der Neutralstellung des Steuerkolbens von der Kolbenbohrung überdeckt wird und in einer Stellung des Steuerkolbens im Abstand zur Neutralstellung zur Verbraucherkammer hin geöffnet ist. Die Radialbohrung dient nur der Lastmeldung nach einer Verschiebung des Steuerkolbens aus der Neutralstellung.
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Aus der
DE 101 07 532 A1 ist ein Wegeventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Dort geht die von der Axialbohrung ausgehende Radialbohrung nahe an der Mantelfläche des Steuerkolbens in eine Sackbohrung über. Dies hat eine solche exzentrische Lage zur Radialbohrung und einen solchen gegen die Radialbohrung größeren Durchmesser, dass sie in der Neutralstellung des Steuerkolbens zur Verbraucherkammer hin offen ist. Damit ist die Verbraucherkammer, wie man dies in manchen Anwendungsfällen wünscht, in der Neutralstellung des Steuerkolbens zum Tank hin entlastet. Die Radialbohrung wird also im Sinne einer Differenzierung von Bauteilen möglichst spät unterschiedslos in gleicher Weise in alle Steuerkolben eingebracht. Die Steuerkolben, die für eine entlastete Neutralstellung benutzt werden, werden später in einem weiteren Schritt noch mit der größeren Sackbohrung versehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wegeventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, dass der Fertigungsaufwand gering ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wegeventil dadurch gelöst, der Kanalabschnitt durch eine Radialbohrung gebildet wird, die mit gleichbleibendem Durchmesser von der Axialbohrung bis zur Mantelfläche verläuft. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass in modernen Fertigungsabläufen eine Differenzierung von ähnlichen Bauteilen möglichst spät immer unwichtiger wird. Die Öffnung des Fluidpfads nach außen zur Mantelfläche des Steuerkolbens wird nach der Erfindung somit in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt und im einfachsten Fall dadurch erhalten, dass die aus der
DE 199 48 232 A1 bekannte Radialbohrung so verschoben werden, dass sie schon in der Neutralstellung des Steuerkolbens zur Verbraucherkammer hin offen sind.
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Sollte ein Steuerkolben aufgrund des Fertigungsablaufs schon mit in der Neutralstellung außen überdeckten Radialbohrungen versehen sein, so kann auf einfache Weise durch Einbringen einer zusätzlichen, verschobenen Radialbohrung eine Entlastung hergestellt werden.
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Zur Klarstellung sei hier noch erwähnt, dass der Begriff „Radialbohrung” nicht bedeutet, dass die Achse der Radialbohrung in einer senkrecht zur Längsachse des Steuerkolbens verlaufenden Ebene liegen muss. Eine Radialbohrung kann auch schräg zu Kolbenachse verlaufen.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wegeventils ist in der Zeichnung dargestellt, anhand derer die Erfindung nun näher erläutert wird.
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Durch das Ventilgehäuse 20 eines stetig verstellbaren Wegeventils, das innerhalb einer lastfühlenden (load-sensing) Steuerung für einen hydraulischen Verbraucher verwendet wird, geht eine Kolbenbohrung 21 hindurch, in der ein Steuerkolben 22 axial bewegbar ist. Die Länge des Steuerkolbens 22 stimmt mit der Länge der Kolbenbohrung 21 von der einen Stirnseite 23 bis zur anderen Stirnseite 24 des Ventilgehäuses 20 überein. Die Kolbenbohrung 21 ist von fünf axial voneinander beabstandeten Steuerkammern umgeben, die dem Zufluss von Druckmittel zu und dem Abfluss von Druckmittel von einem hydraulischen Verbraucher dienen und deren Verbindungen untereinander von dem Steuerkolben 22 gesteuert werden. Die mittlere der fünf Steuerkammern ist die Zulaufkammer 27, der im Betrieb Druckmittel von einer Druckmittelquelle zufließt. Beidseits dieser Zulaufkammer befindet sich jeweils eine Verbraucherkammer 28 bzw. 29. Auf jede Verbraucherkammer 28 bzw. 29 folgt noch eine Ablaufkammer 32 bzw. 33, die zu einem durch das Ventilgehäuse 20 hindurchgehenden, nicht näher dargestellten Tankkanal offen ist.
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Der Steuerkolben 22 nimmt aufgrund von zwei nicht gezeigten Zentrierfedern, die in an den Stirnseiten 23 und 24 des Ventilgehäuses befestigten Deckeln untergebracht sind, eine mittlere Neutralstellung ein. In dieser Neutralstellung sperren zwei Kolbenbunde 34 und 35 des Steuerkolbens 22, zwischen denen sich im Bereich der Zulaufkammer 27 ein Kolbenhals 36 mit umlaufender Ringnut 37 befindet, die beiden Verbraucherkammern 28 und 29 gegen die Zulaufkammer 27 ab. Die beiden Kolbenbunde 34 und 35 sind so lang, dass sie an sich in der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 die Verbraucherkammern 28 und 29 auch entlang der Gehäusestege 38 von den Ablaufkammern zu trennen vermögen. Auf jeden Kolbenbund 34 bzw. 35 folgt ein weiterer Kolbenhals 39 bzw. 40 mit einer Ringnut 41 bzw. 42, der sich jeweils im Bereich einer Ablaufkammer befindet. An den Kolbenhals 40 schließt sich ein weiterer Kolbenbund 43 an, der den Federraum in dem einen Deckel gegen die Ablaufkammer 33 abdichtet.
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Der Abstand zwischen der Ablaufkammer 32 und der Stirnseite 23 ist größer als der Abstand zwischen der Ablaufkammer 33 und der Stirnseite 24 des Ventilgehäuses 20. Zwischen der Ablaufkammer 32 und der Stirnseite 23 befinden sich in der Kolbenbohrung 21 drei axial voneinander beabstandete Ringkammern 44, 45 und 46, wobei die mittlere dieser drei Kammern als Lastmeldekammer 45 bezeichnet sei, weil von dort aus der Lastdruck an eine dem Wegeventil zugeordnete, jedoch nicht gezeigte Individualdruckwaage und, falls der Lastdruck der höchste ist, an einen Pumpenregler gemeldet wird. Die von der Lastdruckkammer aus betrachtet zur Stirnseite 23 des Ventilgehäuses 20 hin liegende Ringkammer 44 kann an den Eingang eines Druckbegrenzungsventils angeschlossen sein. Auch an die zwischen der Lastmeldekammer 45 und der Ablaufkammer 32 liegende Ringkammer 46 kann ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen werden. In der gezeigten Neutralstellung des Steuerkolbens 22 reicht ein dem Kolbenhals 39 folgender Kolbenabschnitt von der Stirnseite 23 des Ventilgehäuses 20 aus bis in den Bereich des Gehäusesteges 47 zwischen der Ringkammer 46 und der Ablaufkammer 32. In diesen Kolbenabschnitt ist eine flache Ringnut 49 eingedreht, über die in der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 alle drei Ringnuten 44, 45 und 46 miteinander verbunden sind. Zwischen der Ringnut 49 und dem Kolbenhals 39 ist ein Kolbenbund 48 vorhanden, dessen wirksame Dichtlänge kleiner ist als die Breite der Ringkammer 46. Der Kolbenbund 48 besitzt an seiner der Ablaufkammer 32 zugekehrten Außenkante zwei einander diametral gegenüberliegende Einfräsungen 50, durch die die Ringkammer 46 und die Ablaufkammer 32 mit einem kleinen Öffnungsquerschnitt zueinander offen sind, wenn sich der Steuerkolben 22 in seiner Neutralstellung befindet. Wird der Steuerkolben 22 aus seiner Neutralstellung herausbewegt, so wird die Lastmeldekammer 45 je nach Bewegungsrichtung des Steuerkobens von der Ringkammer 44 oder von der Ringkammer 46 getrennt. Außerdem wird unabhängig von der Bewegungsrichtung die in der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 über die Ringkammer 46 bestehende Verbindung der Lastmeldekammer 45 zur Ablaufkammer 32 geschlossen, indem die Lastmeldekammer 45 von der Ringkammer 46 oder die Ringkammer 46 von der Ablaufkammer 32 getrennt wird.
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An beiden Stirnseiten eines jeden der beiden Kolbenbunde 34 und 35 befinden sich einander diametral gegenüberliegend zwei Feinsteuernuten 55 bzw. 56, deren Querschnitt zu den Stirnkanten hin größer wird. Die Feinsteuernuten reichen von den Stirnkanten aus nur so weit in die Kolbenbunde hinein, dass ihr inneres Ende in der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 noch einen Abstand von den Verbraucherkammern 28 bzw. 29 hat. In der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 sind also die Verbraucherkammern weder mit der Zulaufkammer 27 noch mit der benachbarten Ablaufkammer 32 bzw. 33 über Feinsteuernuten fluidisch verbunden.
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Durch den Steuerkolben 22 geht eine Axialbohrung 57 hindurch, die an den beiden Enden verschlossen ist. Im Bereich der Ringnut 49 weist der Steuerkolben 22 eine enge Radialbohrung 62 auf, die von außen bis in die Axialbohrung 57 reicht und die als Düse oder Drossel wirkt. In die Axialbohrung 57 münden außerdem jeweils zwei miteinander fluchtende und in einem Arbeitsschritt gebohrte Radialbohrungen 58 bzw. 59, von denen die Radialbohrungen 58 durch den Kolbenbund 34 und die Radialbohrungen 59 durch den Kolbenbund 35 des Steuerkolbens 22 hindurchgehen. Die Radialbohrungen 58 und 59 befinden sich, in axialer Richtung gesehen, noch innerhalb der Feinsteuernuten 55, sind jedoch gegenüber diesen um 90 Grad versetzt. Sie erstrecken sich im Sinne einer einfachen Fertigung mit gleichbleibendem Durchmesser von der Axialbohrung bis außen an die Mantelfläche der Kolbenbunde und haben einen solchen Durchmesser und von der der Zulaufkammer 27 zugewandten Stirnkante des jeweiligen Kolbenbundes 34 bzw. 35 einen solchen Abstand, dass sie in der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 von der Kolbenbohrung 21 nur teilweise überdeckt und somit zu der Verbraucherkammer 28 bzw. zu der Verbraucherkammer 29 hin offen sind. In der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 besteht also zwischen den Radialbohrungen 58 und der Verbraucherkammer 28 und zwischen den Radialbohrungen 59 und der Verbraucherkammer 29 ein Durchflussquerschnitt.
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Somit sind in der Neutralstellung des Steuerkolbens 22 die Verbraucherkammer 28 über die Radialbohrungen 58 und die Verbraucherkammer 29 über die Radialbohrungen 59 sowie ebenso wie die Verbraucherkammer 28 weiter über die Axialbohrung 57, die Radialbohrung 62, über die Ringnut 49 des Steuerkolbens 22, über die Ringkammer 46 der Kolbenbohrung 21 und über die Einfräsungen 50 am Steuerkolben 22 fluidisch mit der Ablaufkammer 32 verbunden. Die Verbindung ist wegen der Düsenwirkung der Radialbohrung 62 eine gedrosselte Verbindung. Über die Verbindung kann somit aus den Verbraucherkammern Druckflüssigkeit in einem kleinen Strom zu der Ablaufkammer 32 und damit zu einem Tank abfließen. Dadurch werden die Verbraucherkammern von Druck entlastet, so dass zum Beispiel Sperr- oder Bremsventile, die zwischen den Verbraucherkammern und einem hydraulischen Verbraucher angeordnet sind, sicher funktionieren. Eine Last, die sich bei nicht vorhandenem Sperrventil auf einer Verbraucherkammer abstützt, bewegt sich nur langsam.
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Wird der Steuerkolben 22 aus der Neutralstellung, in der Anschauung nach der Zeichnung zum Beispiel nach rechts, herausbewegt, so werden die Radialbohrungen 58 überdeckt und der Durchflussquerschnitt zwischen ihnen und der Verbraucherkammer 28 geschlossen, noch ehe diese Verbraucherkammer über die Feinsteuernuten 56 am Kolbenbund 34 mit der Ablaufkammer verbunden wird. Verschlossen wird ebenfalls die Verbindung zwischen der Ringnut 49 am Steuerkolben 22 und der Ablaufkammer 32. Die Radialbohrungen 59 dagegen bleiben zu der Verbraucherkammer 29, die nun über die Feinsteuernuten 55 mit der Zulaufkammer 27 verbunden ist, offen, so dass eine Lastmeldung möglich ist.
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Bei einer Verschiebung des Steuerkolbens 22 aus der Neutralstellung heraus nach links werden die Radialbohrungen 59 überdeckt und die Radialbohrungen 58 bleiben zur Verbraucherkammer 28 offen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19948232 A1 [0002, 0005]
- DE 10107532 A1 [0003]
