Die Erfindung betrifft ein Proportionalventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a proportional valve according to the preamble of patent claim 1.
In dem Produktdatenblatt RD 23164/07.06 der Firma Bosch Rexroth AG ist ein Proportionalventil in Form eines Wegeventils offenbart. Dieses hat ein Gehäuse in dem ein Ventilschieber verschiebbar angeordnet ist, mit dem ein oder mehrere Durchflusswege eines Druckmittelvolumenstroms durch das Proportionalventil steuerbar sind. Der Ventilschieber ist über zwei Federn in seiner Neutralstellung federzentriert. Die Federn greifen jeweils stirnseitig an dem Ventilschieber an. Zum Betätigen des Ventilschiebers sind zwei Betätigungsmagneten stirnseitig des Ventilschiebers vorgesehen. Zum Betätigen des Ventilschiebers liegt ein jeweiliger Betätigungsmagnet mit einem Stößel an einer Stirnfläche des Ventilschiebers an und verschiebt ihn gegen die Federkraft der auf der entgegengesetzten Seite des Ventilschiebers angreifenden Feder. Wird der Ventilschieber in Richtung einer Öffnungsstellung eines Durchflussweges verschoben, so wirken auf diesen Strömungskräfte eines Druckmittelvolumenstroms des Durchflussweges. Es hat sich gezeigt, dass im Einsatz des Wegeventils eine Strömungskraftresultierende des Druckmittelvolumenstroms in unterschiedliche Richtungen wirken kann. Beispielsweise wirkt bei einem ersten Teilstück eines Betätigungsweges des Ventilschiebers die Strömungskraftresultierende entgegen einer Magnetkraft des den Ventilschiebers verschiebenden Betätigungsmagneten. Nach dem ersten Teilstück kann dann bei einem zweiten Teilstück des Betätigungsweges des Ventilschiebers eine Richtungsumkehr der Strömungskraftresultierende erfolgen, wobei die Strömungskraftresultierende dann entgegen der Federkraft der sich durch die Betätigung des Ventilschiebers spannenden Feder wirkt. Dies hat zur Folge, dass der Ventilschieber dem Stößel des Betätigungsmagneten nachteilig vorauseilt, was zu einem unkontrollierten Öffnen des Proportionalventils unabhängig vom Betätigungsmagneten führt.By doing Product data sheet RE 23164 / 07.06 of the company Bosch Rexroth AG a proportional valve in the form of a directional valve is disclosed. This has a housing in which a valve slide is arranged displaceably, with which one or more flow paths of a pressure medium volume flow can be controlled by the proportional valve. The valve spool is spring-centered via two springs in its neutral position. The springs engage the front side of the valve spool. For actuating the valve slide, two actuating magnets are provided on the front side of the valve slide. To actuate the valve slide is a respective actuating magnet with a plunger on an end face of the valve spool and moves it against the spring force of acting on the opposite side of the valve spool spring. If the valve spool is displaced in the direction of an open position of a flow path, then flow forces of a pressure medium volume flow of the flow path act on these. It has been shown that in the use of the directional control valve, a flow force resultant of the pressure medium volume flow can act in different directions. For example, in a first portion of an actuation path of the valve spool, the flow force resultant counteracts a magnetic force of the actuation magnet displacing the valve spool. After the first section can then take place at a second portion of the actuation path of the valve spool, a direction reversal of the flow force resulting, the flow force resulting then counteracts the spring force of exciting by the operation of the valve spool spring. As a result, the valve spool disadvantageously leads the plunger of the actuating magnet, which leads to an uncontrolled opening of the proportional valve independently of the actuating magnet.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Proportionalventil zu schaffen, das sicher einsetzbar ist.In contrast, the invention has for its object to provide a proportional valve that is safe to use.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Proportionalventil gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a proportional valve according to the features of patent claim 1.
Erfindungsgemäß hat ein Proportionalventil, insbesondere ein Druck-, Strom- oder Wegeventil, ein, insbesondere hydraulisch oder elektro-magnetisch, betätigbares Steuerelement. Über dieses ist in einer Betätigungsrichtung eine Regelfederanordnung spannbar. Vorteilhafter Weise verhärtet die Regelfederanordnung auf einem Teilstück eines Betätigungsweges, um Strömungskräfte zu kompensieren, die in Betätigungsrichtung auf das Steuerelement ab einem bestimmten Öffnungshub wirken. Durch das Verhärten der Wegefederanordnung auf einem Teilstück ändert sich somit die Federrate auf diesem Teilstück.According to the invention has a proportional valve, in particular a pressure, flow or directional control valve, a, in particular hydraulically or electro-magnetically actuated control. About this a control spring arrangement can be tensioned in an operating direction. Advantageously, the control spring assembly hardens on a portion of a Betätigungsweges to compensate for flow forces acting in the direction of actuation of the control from a certain opening stroke. By hardening the Wegefederanordnung on a section thus changes the spring rate on this section.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein unkontrolliertes Öffnen des Steuerelements hierdurch wirksam verhindert werden kann, in dem die Regelfederanordnung bei dem Teilstück des Betätigungsweges verhärtet, bei dem eine auf das Steuerelement wirkende Strömungskraftresultierende eines durch das Proportionalventil strömenden Druckmittelvolumenstroms entgegen einer Federkraft der Regelfederanordnung wirkt. Im anderen Teilstück des Betätigungsweges, bei dem die Strömungskraftresultierende in Richtung der Federkraft wirkt, kann dann die Regelfederanordnung weniger hart sein, wodurch eine Federkraft vergleichsweise gering ist, was wiederum zu einer geringeren Betätigungskraft des Steuerelements führt.This solution has the advantage that an uncontrolled opening of the control can thereby be effectively prevented, in which the control spring arrangement hardens at the portion of the actuation path, in which a force acting on the control flow force resulting from flowing through the proportional valve pressure medium flow counteracts a spring force of the control spring arrangement. In the other part of the actuation path, in which the flow force resulting effect in the direction of the spring force, then the control spring arrangement can be less hard, whereby a spring force is relatively low, which in turn leads to a lower actuation force of the control.
Vorzugsweise ist die Regelfederanordnung einfach zweistufig ausgebildet. Eine erste Stufe ist dabei vorzugsweise weicher als eine zweite Stufe, wodurch sich die Regelfederanordnung dann in der zweiten Stufe verhärtet. Die erste Stufen wäre dann vorgesehen, wenn die Strömungskraftresultierende entgegen die Betätigungsrichtung und somit in Richtung der Federkraft der Regelfederanordnung wirken, und die zweite Stufe, wenn die Strömungskraftresultierende in die Betätigungsrichtung wirken.Preferably, the control spring assembly is simply formed in two stages. A first stage is preferably softer than a second stage, whereby the control spring arrangement then hardens in the second stage. The first stage would then be provided when the flow force resulting counteracting the actuation direction and thus in the direction of the spring force of the control spring arrangement, and the second stage, when the flow force resulting act in the actuation direction.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat die Regelfederanordnung eine erste und eine zweite, insbesondere in Reihe angeordnete, Regelfeder, die insbesondere jeweils als Druckfedern ausgestaltet sind. Auf dem ersten Teilstück des Betätigungsweges kann dann die erste Regelfeder und auf dem sich daran anschließenden zweiten Teilstück können dann beide Regelfedern auf das Steuerelement wirken. Das erste Teilstück würde dann in Betätigungsrichtung gesehen vor dem zweiten Teilstück liegen.In a further embodiment of the invention, the control spring arrangement has a first and a second, in particular arranged in series, control spring, which are in particular designed in each case as compression springs. On the first section of the actuating path then the first control spring and on the adjoining second section can then act both control springs on the control. The first section would then be seen in the direction of actuation before the second section.
Um die Regelfederanordnung an die auf den Ventilschieber wirkenden Strömungskräfte anzupassen, kann eine Vorspannkraft der zweiten Regelfeder einstellbar sein.In order to adapt the control spring arrangement to the flow forces acting on the valve slide, a biasing force of the second control spring can be adjustable.
Vorzugsweise ist eine Federkraft der zweiten Regelfeder größer oder gleich der maximalen Federkraft der ersten Regelfeder.Preferably, a spring force of the second control spring is greater than or equal to the maximum spring force of the first control spring.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Steuerelement als Ventilschieber ausgebildet sein.In a further embodiment of the invention, the control can be designed as a valve slide.
Bei einer kostengünstigen und vorrichtungstechnischen einfachen Ausgestaltung des Proportionalventils hat der Ventilschieber eine Stirnfläche an seinem Endabschnitt, an der die erste Regelfeder angreift und von der sich axial aus ein Zapfen erstreckt. Der Zapfen ist dann im zweiten Teilstück des Betätigungsweges in Eingriff mit der zweiten Regelfeder.In a low-cost and device-technical simple embodiment of Proportional valve, the valve spool has an end face at its end portion, which acts on the first control spring and extending axially from a pin. The pin is then in the second portion of the actuating path in engagement with the second control spring.
Vorrichtungstechnisch einfach stützt sich die Regelfeder an einem Gehäuse, insbesondere an einem Magnetgehäuse des Betätigungsmagneten, ab und beaufschlagt einen Federteller mit einer Federkraft in Richtung des Ventilschiebers. Der Federteller ist dabei derart angeordnet, dass er beim zweiten Teilstück des Betätigungsweges am Zapfen des Ventilschiebers anliegt und sich beim ersten Teilstück an einem festgelegten, insbesondere an dem Gehäuse festgelegten, Anschlagelement abstützt.In terms of device technology, the control spring is supported on a housing, in particular on a magnet housing of the actuating magnet, and urges a spring plate with a spring force in the direction of the valve slide. The spring plate is arranged such that it rests against the journal of the valve slide in the second section of the actuating path and is supported on the first section on a fixed, in particular fixed to the housing, stop element.
Das Anschlagelement kann in das Gehäuse, insbesondere das Magnetgehäuse des Betätigungsmagneten, eingeschraubt sein, wodurch eine Vorspannkraft der zweiten Regelfeder durch die Einschraubtiefe des Anschlagselements eingestellt werden kann.The stop element can be screwed into the housing, in particular the magnet housing of the actuating magnet, whereby a biasing force of the second control spring can be adjusted by the depth of engagement of the stop element.
Das Anschlagelement kann in Axialrichtung gesehen zwischen den Regelfedern angeordnet sein und hierbei eine axiale Durchgangsöffnung aufweisen, damit der Zapfen des Ventilschiebers an den Federteller der zweiten Regelfeder angreifen kann.The stop element can be arranged in the axial direction between the control springs and in this case have an axial passage opening, so that the pin of the valve slide can engage the spring plate of the second control spring.
Bevorzugterweise ist die erste Regelfeder ebenfalls am Anschlagelement abgestützt, wodurch deren Vorspannkraft ebenfalls durch die Einschraubtiefe des Anschlagelements einstellbar ist.Preferably, the first control spring is also supported on the stop element, whereby their biasing force is also adjustable by the depth of engagement of the stop element.
Mit Vorteil ist das Steuerelement von einem Betätigungsmagneten, insbesondere von einem Proportionalmagneten, betätigbar.Advantageously, the control of an actuating magnet, in particular by a proportional solenoid, operable.
Vorzugsweise ist eine derartige Regelfederanordnung nicht nur in einer Richtung, sondern in zwei Betätigungsrichtungen vorgesehen, weshalb der Ventilschieber zwischen zwei Regelfederanordnungen und zwei Betätigungsmagneten angeordnet sein kann.Preferably, such a control spring arrangement is not only provided in one direction, but in two actuating directions, which is why the valve slide between two control spring arrangements and two actuating magnet can be arranged.
Ein Magnetstößel eines jeweiligen Betätigungsmagneten kann zum Betätigen des Ventilschiebers an einer Stirnfläche des Zapfens des Ventilschiebers anliegen und eine Durchgangsöffnung des Federtellers der zweiten Regelfeder und die Durchgangsöffnung des Anschlagselements durchsetzen.A magnetic plunger of a respective actuating magnet can abut for actuating the valve slide on an end face of the pin of the valve slide and pass through a passage opening of the spring plate of the second control spring and the passage opening of the stop element.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:
1 in einer Längsschnittansicht schematisch ein erfindungsgemäßes Proportionalventil gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 in a longitudinal sectional view schematically an inventive proportional valve according to an embodiment;
2 ein Diagramm von einer auf einen Ventilschieber des Proportionalventils wirkenden Strömungskraftresultierenden in Abhängigkeit eines Verschiebewegs des Ventilschiebers und 2 a diagram of a force acting on a valve spool of the proportional valve Strömungskraftresultierenden in response to a displacement of the valve spool and
3 in einer Längsschnittansicht einen vergrößerten Ausschnitt des Proportionalventils aus 1. 3 in a longitudinal sectional view of an enlarged section of the proportional valve 1 ,
Gemäß 1 ist ein erfindungsgemäßes Proportionalventil 1 mit einem in einer Schieberbohrung 2 eines Ventilgehäuses 4 verschiebbar angeordneten Ventilschieber 6 dargestellt. Das Ventilgehäuse 4 und die Ausgestaltung des Ventilschiebers 6 im Bereich von Durchflusswegen ist in der 1 nur exemplarisch gezeigt und entspricht beispielsweise dem in dem eingangs erläuterten Produktdatenblatt RD 23164/07.06 der Firma Bosch Rexroth AG dargestellten Wegeventil.According to 1 is a proportional valve according to the invention 1 with one in a slide bore 2 a valve housing 4 slidably mounted valve spool 6 shown. The valve housing 4 and the design of the valve spool 6 in the range of flow paths is in the 1 shown only by way of example and corresponds for example to that in the above-explained Product data sheet RE 23164 / 07.06 of the company Bosch Rexroth AG illustrated directional control valve.
Der Ventilschieber 6 ist über einen ersten Betätigungsmagneten 8 in eine erste Betätigungsrichtung in der 1 nach rechts und über einen zweiten Betätigungsmagneten 10 in eine zweite Betätigungsrichtung nach links verschiebbar, womit der Ventilschieber 6 zwischen den Betätigungsmagneten 8 und 10 angeordnet ist. Die Betätigungsmagneten 8 und 10 sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, weswegen diese in der 1 der Einfachheit halber nur abschnittsweise dargestellt sind. Neben den Betätigungsmagneten 8 und 10 ist stirnseitig des Ventilschieber 6 jeweils eine Regelfederanordnung 12 beziehungsweise 14 vorgesehen. Über diese ist der Ventilschieber 6 dann in seiner in der 1 gezeigten Neutralstellung federzentriert. Über den Ventilschieber 6 ist eine Druckmittelverbindung zwischen einem Druckanschluss P des Ventilgehäuses 4, zwei Arbeitsanschlüssen A und B und einem Tankanschluss steuerbar. Wird der Ventilschieber 6 in der 1 nach rechts verschoben, so wird der Druckanschluss P mit dem rechten Arbeitsanschluss B und der linke Arbeitsanschluss A mit einem Tankanschluss T verbunden. Bei einer Verschiebung des Ventilschiebers 6 von seiner Neutralstellung aus in der 1 nach links, wird dann der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss A und der Arbeitsanschluss B mit dem Tankanschluss T verbunden. Bei einer Betätigung des Ventilschiebers 6 kann auf diesen eine Strömungskraftresultierende eines Druckmittelvolumenstroms zwischen den vorstehend genannten Anschlüssen in unterschiedliche Richtungen wirken, was in der folgenden 2 gezeigt ist.The valve spool 6 is via a first actuating magnet 8th in a first actuating direction in the 1 to the right and via a second actuating magnet 10 in a second direction of actuation to the left, bringing the valve spool 6 between the actuating magnets 8th and 10 is arranged. The actuating magnets 8th and 10 are well known in the prior art, which is why these in the 1 For the sake of simplicity, only sections are shown. In addition to the actuating magnet 8th and 10 is the front side of the valve spool 6 each a control spring arrangement 12 respectively 14 intended. Above this is the valve spool 6 then in his in the 1 shown neutral position spring-centered. About the valve spool 6 is a pressure medium connection between a pressure port P of the valve housing 4 , two working ports A and B and a tank connection controllable. Will the valve spool 6 in the 1 shifted to the right, the pressure port P is connected to the right working port B and the left working port A with a tank port T. When shifting the valve spool 6 from its neutral position in the 1 to the left, the pressure port P is then connected to the working port A and the working port B to the tank port T. Upon actuation of the valve spool 6 can act on these a flow force resultant of a pressure medium volume flow between the aforementioned ports in different directions, which in the following 2 is shown.
In der 2 ist ein Kraft-Weg-Diagramm dargestellt, auf dessen Ordinate eine Strömungskraftresultierende F der auf den Ventilschieber 6 aus 1 wirkenden Strömungskräfte und auf dessen Abszisse ein Betätigungsweg s des Ventilschiebers 6 von seiner Neutralstellung in der 1 aus nach rechts aufgetragen sind. Es ist erkennbar, dass die auf den Ventilschieber 6 wirkende Strömungskraftresultierende F zu Beginn des Betätigungswegs s parabelförmig ansteigt einen Maximalwert 16 erreicht und bei einer weiteren Verschiebung des Ventilschiebers 6 in einem Umkehrpunkt 18 auf Null zurückgeht, und im Anschluss daran seine Wirkrichtung ändert. In einem ersten Teilstück 20 des Betätigungsweges s zwischen dem Beginn des Betätigungswegs s und dem Umkehrpunkt 18 wirkt die Strömungskraftresultierende F entgegen einer Magnetkraft des den Ventilschieber 6 betätigenden Betätigungsmagneten 8 und in Richtung einer Federkraft der Regelfederanordnung 14. Bei einem zweiten Teilstück 22 des Betätigungsweges s nach dem Umkehrpunkt 18 wirkt die Strömungskraftresultierende F dann in Richtung der Magnetkraft des Betätigungsmagneten 8 und entgegen der Federkraft der Regelfederanordnung 14. Bei einem herkömmlichen Proportionalventil kann sich in diesem Fall ein Ventilschieber unkontrolliert und unabhängig von einem Betätigungsmagneten verschieben. Bei dem erfindungsgemäßen Proportionalventil 1 wird ein derartiges unkontrolliertes Verschieben des Ventilschiebers 6 durch die Regelfederanordnungen 12 und 14 vermieden, was im Folgenden anhand der 3 näher erläutert ist.In the 2 is a force-displacement diagram shown on the ordinate a flow force resulting F on the valve spool 6 out 1 acting flow forces and on the abscissa an actuating travel s of the valve spool 6 from its neutral position in the 1 are applied to the right. It can be seen that on the valve spool 6 acting flow force-resultant F at the beginning of the actuation path s parabolic rises to a maximum value 16 achieved and at a further displacement of the valve spool 6 in a reversal point 18 goes back to zero, and then changes its direction of action. In a first part 20 the actuation path s between the beginning of the actuation path s and the reversal point 18 the flow force resulting F counteracts a magnetic force of the valve spool 6 actuating actuating magnet 8th and in the direction of a spring force of the control spring arrangement 14 , In a second section 22 the actuation path s after the reversal point 18 the flow force resultant F then acts in the direction of the magnetic force of the actuating magnet 8th and against the spring force of the control spring arrangement 14 , In a conventional proportional valve, a valve spool can move uncontrollably and independently of an actuating magnet in this case. In the proportional valve according to the invention 1 becomes such an uncontrolled displacement of the valve spool 6 through the control spring arrangements 12 and 14 avoided what follows below on the basis of 3 is explained in more detail.
3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt des Proportionalventil 1 aus 1 mit dem rechten Betätigungsmagneten 10, der rechten Regelfederanordnung 14 und einem rechten Endabschnitt 24 des Ventilschiebers 6, ohne das Ventilgehäuse 4. Die Regelfederanordnung 14 hat eine erste und zweite jeweils als Druckfeder ausgebildete Regelfeder 26 und 28, die in Reihe in Axialrichtung gesehen hintereinander angeordnet sind. Die erste Regelfeder 26 stützt sich an einem Anschlagelement 30 ab, das an einem Magnetgehäuse 32 des Betätigungsmagneten 10 festgelegt ist, und beaufschlagt einen sich am Ventilschieber 6 abstützbaren Federteller 34 mit einer Federkraft. Der Federteller 34 stützt sich mit seiner zum Ventilschieber 6 weisenden im Wesentlichen sich senkrecht zum Ventilschieber 6 erstreckenden Ringstirnfläche 36 an einer Stirnfläche 37 des Ventilschiebers 6 ab. Mit einem äußeren Flächenabschnitt 38 der Ringstirnfläche 36 überragt der Federteller in Radialrichtung gesehen den Ventilschieber 6, wodurch er mit dem äußeren Flächenabschnitt 38 am Ventilgehäuse 4 gemäß 1 anliegen kann. Wird der Ventilschieber 6 dann von der in 1 gezeigten Neutralstellung nach links verschoben, so verbleibt der Federteller 34 in der gezeigten Position und stützt sich am Ventilgehäuse 4 ab. Erst bei einer Verschiebung des Ventilschiebers 6 von seiner Neutralstellung nach rechts wird der Federteller 34 über seine Ringstirnfläche 36 vom Ventilschieber 6 mitbewegt. Der Federteller 34 hat mittig eine Durchgangsöffnung 40 durch die in der gezeigten Neutralstellung des Ventilschiebers 6 ein sich von der Stirnfläche 37 des Ventilschiebers 6 koaxial weg erstreckender Zapfen 42 hindurchgeführt ist. Zum Führen der Regelfeder 26 ist am Federteller 34 des Weiteren ein sich weg vom Ventilschieber 6 erstreckender und den Zapfen 42 umgreifender Führungsbund 44 vorgesehen, dessen axiale Länge etwa die Hälfte der axialen Länge des Zapfens 42 entspricht. Der Führungsbund 44 wiederum ist von der Regelfeder 26 umgriffen. 3 shows in an enlarged view a section of the proportional valve 1 out 1 with the right actuating magnet 10 , the right-hand control spring arrangement 14 and a right end portion 24 of the valve spool 6 , without the valve body 4 , The control spring arrangement 14 has a first and second respectively designed as a compression spring control spring 26 and 28 , which are arranged one behind the other in series in the axial direction. The first rule spring 26 rests on a stop element 30 off, on a magnet housing 32 of the actuating magnet 10 is fixed, and acts on a valve spool 6 supportable spring plate 34 with a spring force. The spring plate 34 rests with his to the valve spool 6 pointing substantially perpendicular to the valve spool 6 extending annular end face 36 on an end face 37 of the valve spool 6 from. With an outer surface section 38 the ring end face 36 The spring plate projects beyond the valve slide in the radial direction 6 which makes it to the outer surface section 38 on the valve body 4 according to 1 can be present. Will the valve spool 6 then from the in 1 shown neutral position shifted to the left, so remains the spring plate 34 in the position shown and is supported on the valve body 4 from. Only with a shift of the valve spool 6 from its neutral position to the right is the spring plate 34 over its ring end face 36 from the valve spool 6 moved. The spring plate 34 has a through hole in the middle 40 by the shown in the neutral position of the valve spool 6 a from the face 37 of the valve spool 6 coaxially extending pin 42 passed through. For guiding the control spring 26 is on the spring plate 34 Furthermore, a away from the valve spool 6 extending and thong 42 encompassing leadership alliance 44 provided, the axial length about half of the axial length of the pin 42 equivalent. The Leadership Association 44 turn is from the rule spring 26 encompassed.
Der Zapfen 42 hat eine zum Betätigungsmagneten 10 weisende Stirnfläche 46, an die zum Verschieben des Ventilschiebers 6 in der 1 und 3 nach links ein Stößel 48 des Betätigungsmagneten 10 angreifen kann. In der in der 3 gezeigten Neutralstellung des Ventilschiebers 6 liegt der Stößel 48 an der Stirnfläche 46 an.The pin 42 has one for actuating magnet 10 pointing face 46 to which to move the valve spool 6 in the 1 and 3 to the left a pestle 48 of the actuating magnet 10 can attack. In the in the 3 shown neutral position of the valve spool 6 lies the pestle 48 at the frontal area 46 at.
Das Anschlagelement 30 hat einen Ringabschnitt 50 an dessen sich zum Ventilschieber 6 weisenden Ringstirnfläche 52 sich die erste Regelfeder 26 abstützt. Zur Befestigung des Anschlagelements 30 an dem Magnetgehäuse 32 ist am Ringabschnitt 50 ein sich weg vom Ventilschieber 6 erstreckender Gewindeabschnitt 54 vorgesehen, der im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet ist und ein Außengewinde aufweist. Der Gewindeabschnitt 54 ist gemäß 3 in eine in dem Magnetgehäuse 32 eingebrachte Sacklochbohrung 56, die ein Innengewinde 58 aufweist, eingeschraubt. Ein Innendurchmesser des Ringabschnitts 50 des Anschlagelements 30 ist größer als ein Außendurchmesser des Zapfens 42, wodurch dieser den Ringabschnitt 50 durchsetzen kann, was untenstehend näher erläutert ist.The stop element 30 has a ring section 50 at the end of the valve slide 6 facing annular end face 52 the first rule spring 26 supported. For attachment of the stop element 30 on the magnet housing 32 is on the ring section 50 a way away from the valve spool 6 extending threaded portion 54 provided, which is designed substantially hollow cylindrical and has an external thread. The threaded section 54 is according to 3 in one in the magnet housing 32 introduced blind hole 56 that has an internal thread 58 has screwed in. An inner diameter of the ring section 50 the stop element 30 is larger than an outer diameter of the pin 42 , whereby this the ring section 50 can enforce what is explained in more detail below.
Die Sacklochbohrung 56 ist etwa koaxial zum Ventilschieber 6 ausgebildet. Von einem Bohrungsgrund 60 der Sacklochbohrung 56 aus erstreckt sich koaxial eine Stößelbohrung 62 für den Stößel 48. An dem Bohrungsgrund 60 der Sacklochbohrung 56 stützt sich die zweite als Druckfeder ausgebildete Regelfeder 28 ab und beaufschlagt einen ringförmigen von dem Stößel 48 durchsetzbaren Federteller 64 mit einer Federkraft. Der Federteller 64 hat eine zum Ventilschieber 6 weisende Stirnfläche 66 die in Radialrichtung gesehen zwischen der Stirnfläche 46 des Zapfens 42 und einer vom Ventilschieber 6 wegweisenden von dem Gewindeabschnitt 54 umgriffenen inneren ringförmigen Anschlagfläche 68 des Anschlagelements 30 angeordnet ist. In der gezeigten Neutralstellung des Ventilschiebers 6 liegt die Stirnfläche 66 des Federtellers 64 an der Anschlagfläche 68 an und die zweite Regelfeder 28 ist vorgespannt zwischen dem Bohrungsgrund 60 und dem Federteller 64 in der Sacklochbohrung 56 angeordnet und umgreift dabei den Stößel 48. Ein Durchmesser der zweiten Regelfeder 28 ist kleiner als ein Durchmesser der ersten Regelfeder 26.The blind hole 56 is approximately coaxial with the valve spool 6 educated. From a hole bottom 60 the blind hole 56 From coaxially extends a plunger bore 62 for the pestle 48 , At the bottom of the hole 60 the blind hole 56 is based on the second designed as a compression spring control spring 28 from and acts on an annular of the plunger 48 enforceable spring plate 64 with a spring force. The spring plate 64 has one to the valve spool 6 pointing face 66 seen in the radial direction between the end face 46 of the pin 42 and one of the valve spool 6 pioneering of the threaded section 54 encompassed inner annular abutment surface 68 the stop element 30 is arranged. In the neutral position of the valve spool shown 6 lies the face 66 of the spring plate 64 at the stop surface 68 on and the second control spring 28 is biased between the bottom of the hole 60 and the spring plate 64 in the blind hole 56 arranged and thereby engages around the plunger 48 , A diameter of the second control spring 28 is smaller than a diameter of the first control spring 26 ,
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Proportionalventils 1 mit der Regelfederanordnung 14 anhand der 1 und 3 näher erläutert. The following is the operation of the proportional valve 1 with the control spring arrangement 14 based on 1 and 3 explained in more detail.
Bei einer Betätigung des Ventilschiebers 6 aus 1 durch den Betätigungsmagneten 8 in einer Betätigungsrichtung nach rechts wirkt auf den Ventilschieber 6 gemäß 2 eine Strömungskraftresultierende F entgegen der Magnetkraft des Betätigungsmagneten 8. Bei der Betätigung wird dann über die Stirnfläche 37 des Ventilschiebers 6 aus 3 der Federteller 34 in Richtung des zweiten Betätigungsmagneten 10 mitbewegt und spannt dabei die erste Regelfeder 26, die mit einer Federkraft ebenfalls entgegen der Magnetkraft des Betätigungsmagneten 8 wirkt. Der Ventilschieber 6 wird somit durch der Federkraft der Regelfederanordnung 14 und durch die Strömungskraftresultierende F in 1 auf einen Stößel 69 des Betätigungsmagneten mit seinem Zapfen 71 gedrückt, wodurch der Ventilschieber 6 kontrolliert betätigt ist.Upon actuation of the valve spool 6 out 1 through the actuating magnet 8th in an actuating direction to the right acts on the valve spool 6 according to 2 a flow force resultant F against the magnetic force of the actuating magnet 8th , Upon actuation then over the face 37 of the valve spool 6 out 3 the spring plate 34 in the direction of the second actuating magnet 10 moved along and tensions the first control spring 26 , which with a spring force also against the magnetic force of the actuating magnet 8th acts. The valve spool 6 is thus by the spring force of the control spring arrangement 14 and by the flow force resultant F in 1 on a pestle 69 the actuating magnet with its pin 71 pressed, causing the valve spool 6 is operated in a controlled manner.
Gelangt der Ventilschieber 6 bei der Betätigung in das zweite Teilstück 22 des Betätigungsweges s aus 2, dann wirkt eine Strömungskraftresultierende F in Richtung der Magnetkraft des Betätigungsmagneten 8 und entgegen der Federkraft der Regelfederanordnung 14. Um diese Strömungskraftresultierende F beim zweiten Teilstück 22 zu kompensieren ist die Regelfeder 28 vorgesehen. Ein Abstand zwischen der Stirnfläche 46 aus 3 des Ventilschieber 6 beziehungsweise des Zapfens 42 und der Stirnfläche 66 des Federtellers 64 ist dabei derart gewählt, dass die Stirnfläche 46 an dem Federteller 64 dann anliegt, wenn der Ventilschieber 6 in das zweite Teilstück 22 des Betätigungsweges s gelangt. Der Federteller 64 wird dann im zweiten Teilstück 22 des Betätigungsweges s von dem Ventilschieber 6 über den Zapfen 42 in Richtung des Bohrungsgrunds 60 der Sacklochbohrung 56 verschoben, wodurch die zweite Regelfeder 28 gespannt wird und die Federkraft der zweiten Regelfeder 28 zusätzlich zur Federkraft der ersten Regelfeder 26 auf den Ventilschieber 6 wirkt. Durch diese zusätzliche Federkraft der Regelfeder 28 wird die in Richtung der Magnetkraft des Betätigungsmagneten 8 wirkende Strömungskraftresultierende F im zweiten Teilstück 22 des Betätigungsweges s aus 2 kompensiert. Der Zapfen 42 des Ventilschiebers 6 durchsetzt im zweiten Teilstück 22 des Betätigungsweges s das Anschlagelement 30 und taucht zusammen mit dem Federteller 64 in die Sacklochbohrung 56 ein, bis eine vom Ventilschieber 6 wegweisende Ringstirnfläche 70 des Führungsbunds 44 des Federtellers 34 an der Ringstirnfläche 52 des Anschlagelements 30 anliegt. Der Stößel 48 des Betätigungsmagneten 10 wird dabei entweder kraftlos mitgeführt oder ist im Unterschied zur Darstellung in 1 und 3 im kraftlosen Zustand vom Ventilschieber 6 in Axialrichtung gesehen beabstandet.If the valve spool arrives 6 upon actuation in the second section 22 of the actuating path s 2 , then a flow force resulting F acts in the direction of the magnetic force of the actuating magnet 8th and against the spring force of the control spring arrangement 14 , To this flow force resulting F in the second section 22 to compensate is the control spring 28 intended. A distance between the face 46 out 3 the valve spool 6 or the pin 42 and the face 66 of the spring plate 64 is chosen such that the end face 46 on the spring plate 64 then rests when the valve spool 6 in the second section 22 the actuating travel s passes. The spring plate 64 will then be in the second section 22 the actuating travel s of the valve spool 6 over the cone 42 in the direction of the bottom of the hole 60 the blind hole 56 shifted, causing the second control spring 28 is tensioned and the spring force of the second control spring 28 in addition to the spring force of the first control spring 26 on the valve spool 6 acts. By this additional spring force of the control spring 28 becomes in the direction of the magnetic force of the actuating magnet 8th acting flow force resulting F in the second section 22 of the actuating path s 2 compensated. The pin 42 of the valve spool 6 interspersed in the second section 22 the actuating travel s the stop element 30 and dives along with the spring plate 64 in the blind hole 56 one to one from the valve spool 6 pioneering ring end face 70 of the leadership 44 of the spring plate 34 at the ring end face 52 the stop element 30 is applied. The pestle 48 of the actuating magnet 10 is carried either powerless or is in contrast to the representation in 1 and 3 in the powerless state of the valve spool 6 Spaced apart in the axial direction.
Wird der Betätigungsmagnet 8 ausgeschaltet, so wird der Ventilschieber 6 über das zweite Teilstück 22 durch die Federkräfte der Regelfedern 26 und 28 und beim zweiten Teilstück 20 durch die Regelfeder 26 in seine Neutralstellung zurückverschoben.Will the actuating magnet 8th turned off, then the valve spool 6 over the second part 22 by the spring forces of the control springs 26 and 28 and the second part 20 through the control spring 26 moved back to its neutral position.
Die in der 1 linke Regelfederanordndung 12 ist entsprechend der rechten Regelfederanordnung 14 aus 3 ausgebildet, weswegen der Ventilschieber 6 bei einer Betätigung aus seiner Neutralstellung in einer Betätigungsrichtung nach links erst mit einer Federkraft einer und im Anschluss daran mit den Federkräften zweier Regelfedern beaufschlagt wird.The in the 1 left control spring arrangement 12 is according to the right control spring arrangement 14 out 3 formed, which is why the valve spool 6 when actuated from its neutral position in an actuating direction to the left only with a spring force and then acted upon by the spring forces of two control springs.
Die Regelfedern 26 und 28 sind gemäß 3 in Reihe angeordnet. Die Regelfederanordnung 14 verhärtet sich dann bei einer Bewegung des Ventilschiebers 6 über das zweite Teilstück 22 des Betätigungsweges, in dem zusätzlich zur ersten Regelfeder 26 die zweite Regelfeder 28 auf den Ventilschieber 6 wirkt. Vorzugsweise ist eine Vorspannkraft der zweiten Regelfeder 28 in ihrer in der 3 gezeigten Neutralstellung größer als eine maximale Federkraft der ersten Regelfeder 26.The rule feathers 26 and 28 are according to 3 arranged in a row. The control spring arrangement 14 then hardens upon movement of the valve spool 6 over the second part 22 the actuating travel, in addition to the first control spring 26 the second control spring 28 on the valve spool 6 acts. Preferably, a biasing force of the second control spring 28 in her in the 3 shown neutral position greater than a maximum spring force of the first control spring 26 ,
Über die Einschraubtiefe des Anschlagelements 30 in der 3 kann die Vorspannkraft der zweiten Regelfeder 28 eingestellt werden. Wird beispielsweise das Anschlagelement 30 aus der Sacklochbohrung 56 geschraubt, so verkleinert sich die Vorspannkraft der Regelfeder 28. Da sich die erste Regelfeder 26 ebenfalls an dem Anschlagelement 30 abstützt, würde sich in diesem Fall deren Vorspannkraft erhöhen. Um dies zu vermeiden, wäre denkbar, dass sich die zweite Regelfeder 26 direkt am Magnetgehäuse 32 abstützt. Damit bei einer Veränderung der Einschraubtiefe des Anschlagelements 30 der Hubweg des Ventilschiebers 6 eingestellt oder beibehalten werden kann, bei dem er mit seinem Zapfen 42 an dem Federteller 64 der zweiten Regelfeder 28 in 3 anliegt, wäre denkbar zwischen dem Federteller 64 und dem Anschlagelement 30 Zwischenelemente, beispielsweise in der Form von Beilagscheiben, anzuordnen.About the depth of engagement of the stop element 30 in the 3 can the biasing force of the second control spring 28 be set. For example, the stopper element 30 from the blind hole 56 screwed, so reduces the biasing force of the control spring 28 , Since the first rule spring 26 also on the stop element 30 supported in this case would increase their biasing force. To avoid this, it would be conceivable that the second control spring 26 directly on the magnet housing 32 supported. Thus at a change in the depth of engagement of the stop element 30 the stroke of the valve spool 6 can be adjusted or maintained, with which he with his tenon 42 on the spring plate 64 the second control spring 28 in 3 is present, would be conceivable between the spring plate 64 and the stopper element 30 To arrange intermediate elements, for example in the form of washers.
Denkbar wäre auch, dass nur eine Regelfederanordnung gemäß der Regelfederanordnung 12 oder 14 am Proportionalventil 1 vorgesehen ist und die andere Regelfederanordnung dann herkömmlich ausgestaltet ist.It would also be conceivable that only one control spring arrangement according to the control spring arrangement 12 or 14 at the proportional valve 1 is provided and the other control spring arrangement is then designed conventionally.
Offenbart ist ein Proportionalventil, insbesondere ein Druck-, Strom- oder Wegeventil, mit einem betätigbaren Steuerelement. Dieses spannt in zumindest einer Betätigungsrichtung eine Regelfederanordnung. Die Regelfederanordnung ist dabei derart ausgebildet, dass sie auf einem Teilstück eines Betätigungsweges des Steuerelements eine höhere Federrate aufweist, um in Betätigungsrichtung auf das Steuerelement wirkende Strömungskräfte des Proportionalventils zu kompensieren.Disclosed is a proportional valve, in particular a pressure, flow or directional control valve, with an actuatable control. This biases a control spring arrangement in at least one actuating direction. The control spring arrangement is designed such that it on a portion of an actuating travel of the control a higher Has spring rate to compensate for acting in the direction of actuation on the control flow forces of the proportional valve.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Proportionalventilproportional valve
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22
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Schieberbohrungslide bore
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44
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Ventilgehäusevalve housing
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66
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Ventilschiebervalve slide
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88th
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Betätigungsmagnetactuating magnet
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1010
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Betätigungsmagnetactuating magnet
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1212
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RegelfederanordnungRegulating spring arrangement
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1414
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RegelfederanordnungRegulating spring arrangement
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1616
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Maximalwertmaximum value
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1818
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Umkehrpunktturning point
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2020
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Teilstück des BetätigungswegesPart of the actuation path
-
2222
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Teilstück des BetätigungswegesPart of the actuation path
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2424
-
Endabschnittend
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2626
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Regelfedercontrol spring
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2828
-
Regelfedercontrol spring
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3030
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Anschlagelementstop element
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3232
-
Magnetgehäusemagnet housing
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3434
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Federtellerspring plate
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3636
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RingstirnflächeAnnular face
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3737
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Stirnflächeface
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3838
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Flächenabschnittsurface section
-
4040
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DurchgangsöffnungThrough opening
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4242
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Zapfenspigot
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4444
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Führungsbundguide collar
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4646
-
Stirnflächeface
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4848
-
Stößeltappet
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5050
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Ringabschnittring section
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5252
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RingstirnflächeAnnular face
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5454
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Gewindeabschnittthreaded portion
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5656
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SacklochbohrungBlind hole
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5858
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Innengewindeinner thread
-
6060
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Bohrungsgrundhole bottom
-
6262
-
Stößelbohrungplunger bore
-
6464
-
Federtellerspring plate
-
6666
-
Stirnflächeface
-
6868
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Anschlagflächestop surface
-
6969
-
Stößeltappet
-
7070
-
RingstirnflächeAnnular face
-
FF
-
StrömungskraftresultierendeStrömungskraftresultierende
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ss
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Betätigungswegactuating
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A, BA, B
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Arbeitsanschlussworking port
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TT
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Tankanschlusstank connection
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PP
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Druckanschlusspressure connection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Produktdatenblatt RD 23164/07.06 der Firma Bosch Rexroth AG [0002] Product data sheet RE 23164 / 07.06 of the company Bosch Rexroth AG [0002]
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Produktdatenblatt RD 23164/07.06 der Firma Bosch Rexroth AG [0025] Product data sheet RE 23164 / 07.06 of the company Bosch Rexroth AG [0025]
