DE102012010986A1

DE102012010986A1 - Elektrohydraulisches Vorsteuerventil

Info

Publication number: DE102012010986A1
Application number: DE201210010986
Authority: DE
Inventors: Jens Krallmann; René Schulz
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2012-06-02
Filing date: 2012-06-02
Publication date: 2013-12-05

Abstract

Aufgabe: Elektrohydraulisches Druckregelventil (1) mit einer Vorgabe des Regeldrucks durch einen proportionalwirkenden Elektromagneten (2) und mit einer fluidischen Steuereinrichtung (11), die aus einer Ventilhülse (3) und einem beweglichen Dichtkörper (4) besteht, das in Großserie besonders kostengünstig herstellbar ist und eine hohe Lebensdauer erreicht. Lösung: Das Druckregelventil weist ein Kunststoffgehäuse (5) auf, das die Spule (6) des Elektromagneten (2) ummantelt und auch die Ventilhülse (3) teilweise dichtend umfasst, wobei das Kunststoffgehäuse (5) an ein vorzusteuerndes hydraulisches Gerät (7) angeflanscht oder in dieses teilweise eingebaut ist und wobei die erforderlichen Abdichtungen (8) zwischen Teiloberflächen der Ventilhülse (3) und Teiloberflächen des Kunststoffgehäuses (4) durch enge Spalte, durch Presspassungen, durch mindestens einseitig verklebte Dichtmassen oder, wenn die Ventilhülse aus Kunststoff besteht, aus Verschweißungen vorgenommen sind. Anwendung: Elektrohydraulische Vorsteuerung von hydraulischen Wegeventilen, hydraulischen Pumpen oder hydraulischen Motoren

Description

Die Erfindung betrifft ein druckregelndes Vorsteuerventil entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Solche Vorsteuerventile werden in der Regel mit dem niedrigen Druck einer Speise- oder Hilfspumpe von 12 bis 30 bar betrieben und nur in Ausnahmefällen mit höherem Druck. Druckregelnde Vorsteuerventile sind zum Beispiel durch die Druckschrift DE1776190 bekannt.
Bekannte Ventile sind für mittlere und sogar höhere Drücke geeignet und entsprechend teuer.
Mit einer Einschränkung auf den Betrieb mit niedrigem Druck kann eine Bauweise vorgesehen werden, die erheblich niedrigere Kosten verursacht. Insbesondere soll so weit wie möglich Kunststoff verwendet werden und eine ohnehin vorhandene Kunststoffumspritzung des Magneten in die Lösung einbezogen werden. Zur Abdichtung sollen O-Ringe vermieden werden.
Die Aufgabenstellung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, verbunden mit den Merkmalen der Unteransprüche. Ein Verfahren zur Nutzung der wichtigsten erfinderischen Merkmale beschreibt der letzte Anspruch.
Der Aufbau und die Funktion des durch die Erfindung beschriebenen Druckregelventils sind in der beispielhaften Beschreibung und in den Patentansprüchen dargestellt, dies soll hier nicht wiederholt werden.
Das in der Erfindung beschriebene Druckregelventil zeichnet sich durch besonders niedrige Herstellkosten bei einer Herstellung in Großserie aus, weil viele Qualitätsmerkmale des Produkts in den Formen zum Erzeugen der Kunststoffteile festgelegt sind und daher nicht durch spangebende Herstellprozesse immer wieder neu erzeugt werden müssen.
Anwendung finden die beschriebenen Druckregelventile in elektrohydraulischen Vorsteuerungen zur Verstellung von hydraulischen Wegeventilen, Pumpen und Motoren von fahrenden Arbeitsmaschinen.
Bilder:
1 zeigt ein Druckregelventil mit zwei verstellbaren fluidischen Widerständen
2 zeigt ein Druckregelventil mit einem verstellbaren fluidischen Widerstand und einem fluidischen Festwiderstand in der Leitung von P zu A
3 zeigt ein Druckregelventil mit einem verstellbaren fluidischen Widerstand und einem fluidischen Festwiderstand in der Leitung von A zu T
4 zeigt ein Druckregelventil mit der elektrischen Ansteuerung im Gehäuse des Ventils.
Beispielhafte Ausführung
Ein elektrohydraulisches Druckregelventil 1, wie in 1 dargestellt, dient zur Vorsteuerung von größeren Ventilen, hydraulischen Pumpen oder hydraulischen Motoren. Der Regeldruck wird durch einen proportionalwirkenden Elektromagneten 2 vorgegeben. Das Druckregelventil enthält eine fluidische Steuereinrichtung 11, die aus einer Ventilhülse 3 und einem Dichtkörper 4 besteht.
In dieser Steuereinrichtung wird mechanisch die Kraft des Drucks am Arbeitsanschluss A mit der Kraft des Elektromagneten 2 verglichen. Durch eine aus dem Kraftvergleich resultierende Auslenkung des Dichtkörpers 4 wird ein hydraulischer Widerstand oder mehrere hydraulischer Widerstände verändert und dadurch mehr oder weniger Fluid von dem Druckanschluss P zum Arbeitsanschluss A oder von dem Arbeitsanschluss A zum Tankanschluss T durchgelassen, bis die Druckkraft am Anschluss A der Magnetkraft entspricht.
Dabei hat der Druck am Anschluss P in der Summe keine wirksame Fläche bezogen auf den Dichtkörper 4, wenn erforderlich, wird dazu eine kompensierende Fläche am Dichtkörper 4 vorgesehen, die mit einer Gleitdichtung abgetrennt ist.
Die Ventilhülse 3 ist von einem Kunststoffgehäuse 5 dichtend umfasst, das auch als Ummantelung der Spule 6 des Elektromagneten dient. Das Kunststoffgehäuse ist an das vorzusteuernde hydraulische Gerät 7 angeflanscht oder in dieses teilweise eingebaut. Die erforderlichen Abdichtungen 8 zwischen Teiloberflächen der Ventilhülse 3 und Teiloberflächen des Kunststoffgehäuses 4 sind durch enge Spalte, durch Presspassungen, durch mindestens einseitig verklebte Dichtmassen oder, wenn die Ventilhülse aus Kunststoff besteht, aus Verschweißungen vorgenommen.
In einer ersten Ausführung besteht die Ventilhülse 3 des Regelventils aus einem verschleißfesten und medienbeständigen Kunststoff, wobei die Bruchfestigkeit des Kunststoffs bei 23°C größer als 190 MPa und bei 150°C größer als 60 MPa ist und die Wasseraufnahme bei 24°C weniger als 0,025% beträgt. Diese Grenzwerte schränken die Auswahl des Kunststoffs erheblich ein, aber sie ermöglichen einen zuverlässigen Betrieb.
In einer zweiten Ausführung besteht die Ventilhülse 3 des Regelventils aus einem leicht bearbeitbaren Metallwerkstoff, zum Beispiel aus Aluminium.
Ein fluidleitender Kanal 9 stellt die Verbindung zu dem vorzusteuernden hydraulischen Gerät 7 her und ist in der Trennfläche zwischen der Ventilhülse 3 und dem Kunststoffgehäuse 4 angeordnet und ist entweder in die Ventilhülse oder in das Kunststoffgehäuse eingeformt. Alternativ ist der Kanal nicht in der Trennfläche, sondern im Inneren der Ventilhülse angeordnet, wie in 2 dargestellt.
In einer anderen Ausführung stellen mindestens zwei fluidleitende Kanäle 9 und 10 Verbindungen zu dem vorzusteuernden hydraulischen Gerät 7 her und sie sind in der Trennfläche zwischen der Ventilhülse 3 und dem Kunststoffgehäuse 4 angeordnet. Dabei sind die Kanäle entweder in die Ventilhülse oder in das Kunststoffgehäuse eingeformt, wobei die Ventilhülse 3 winkelorientiert in das Kunststoffgehäuse 4 eingebaut und gesichert ist. Alternativ sind die Kanäle nicht in der Trennfläche, sondern im Inneren der Ventilhülse angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführung weist die fluidische Steuereinrichtung 11 zwei verstellbare fluidische Widerstände 12 und 13 auf, die den Anschluss A einerseits mit dem Anschluss P und andererseits mit dem Anschluss T verbinden, wobei die Widerstände gegensinnig von der Differenz der Kräfte des Drucks am Anschluss A und des Elektromagneten verstellt werden.
In einer anderen Ausführung, wie in 2 dargestellt, weist die fluidische Steuereinrichtung 11 einen verstellbaren fluidischen Widerstand 12 und einen Festwiderstand 14 auf, wobei der verstellbare fluidische Widerstand 12 den Anschluss A mit dem Anschluss T verbindet und der Festwiderstand 14 den Anschluss P mit dem Anschluss A verbindet und wobei der Widerstand 12 von der Differenz der Kräfte des Drucks am Anschluss A und des Elektromagneten verstellt wird.
In einer weiteren Ausführung, wie in 3 dargestellt, weist die fluidische Steuereinrichtung 11 einen verstellbaren fluidischen Widerstand 13 und einen Festwiderstand 14 auf, wobei der verstellbare fluidische Widerstand 13 den Anschluss P mit dem Anschluss A verbindet und der Festwiderstand 14 den Anschluss A mit dem Anschluss T verbindet und wobei der Widerstand 13 von der Differenz der Kräfte des Drucks am Anschluss A und des Elektromagneten verstellt wird.
Der verstellbare fluidische Widerstand oder die verstellbaren fluidischen Widerstände 12 und/oder 13 sind durch Dichtsitze 15 in der Ventilhülse 3 und dazu passende Oberflächen des Dichtkörpers 4 gebildet. Dabei ist optional der Dichtsitz 15 durch einen metallischen Einsatz oder durch einen Einsatz aus einem höherfesten Kunststoff verstärkt, wie in 2 und 3 dargestellt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der fluidische Festwiderstand 14 in der Ventilhülse 3 oder in dem fluidleitenden Kanal 9 angeordnet.
Die elektrische Ansteuerung 18 zur Beaufschlagung der Spule 6 des Elektromagneten 2 ist in einer vorteilhaften Ausführung, wie in 4 dargestellt, in einer Tasche des Kunststoffgehäuses 4 untergebracht, wobei die Steckverbindung 19 zur Verbindung der Ansteuerung 18 mit der Spule 6 im Inneren der Tasche angeordnet ist.
Vor dem Zusammenbau des Druckregelventils wird die Spule 6 des Elektromagneten 2 mit einem Kunststoff umspritzt, wobei das Kunststoffgehäuse 5 geformt wird, in das später auch die Ventilhülse 3 und in einer Abwandlung des Verfahrens auch die elektrische Ansteuerung 18 eingefügt wird, wobei die erforderlichen Abdichtungen zwischen der Ventilhülse 3 und dem Kunststoffgehäuse 5 hergestellt werden und ein Kanal oder eine Mehrzahl Kanäle zur Fluidleitung von der Ventilhülse zur Befestigungsfläche des Kunststoffgehäuses geschaffen werden. In dem Falle, dass eine Mehrzahl Kanäle geschaffen werden, wird die Ventilhülse winkelorientiert in das Kunststoffgehäuse eingefügt.
Bezugszeichenliste

1: Druckregelventil
2: Elektromagnet
3: Ventilhülse
4: Dichtkörper
5: Kunststoffgehäuse
6: Spule
7: Übergeordnetes Gerät
8: Abdichtung
9: Kanal
10: Kanal
11: Steuereinrichtung, Ventil im engeren Sinne
12: Verstellbarer fluidischer Widerstand
13: Verstellbarer fluidischer Widerstand
14: Festwiderstand
15: Dichtsitz
18: Elektrische Ansteuerung
19: Steckverbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1776190 [0001]

Claims

Elektrohydraulisches Druckregelventil (1) zur Vorsteuerung von hydraulischen Wegeventilen, hydraulischen Pumpen oder hydraulischen Motoren mit einer Vorgabe des Regeldrucks durch einen proportionalwirkenden Elektromagneten (2) und mit einer fluidischen Steuereinrichtung (11), die aus einer Ventilhülse (3) und einem beweglichen Dichtkörper (4) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Kunststoffgehäuse (5) die Spule (6) des Elektromagneten (2) ummantelt – das Kunststoffgehäuse (5) auch die Ventilhülse (3) teilweise dichtend umfasst – das Kunststoffgehäuse (5) an ein vorzusteuerndes hydraulisches Gerät (7) angeflanscht oder in dieses teilweise eingebaut ist – die erforderlichen Abdichtungen (8) zwischen Teiloberflächen der Ventilhülse (3) und Teiloberflächen des Kunststoffgehäuses (4) durch enge Spalte, durch Presspassungen, durch mindestens einseitig verklebte Dichtmassen oder, wenn die Ventilhülse aus Kunststoff besteht, aus Verschweißungen vorgenommen sind.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (3) des Druckregelventils aus einem verschleißfesten und medienbeständigen Kunststoff besteht, wobei die Bruchfestigkeit des Kunststoffs bei 23°C größer als 190 MPa und bei 150°C größer als 60 MPa ist und die Wasseraufnahme bei 24°C weniger als 0,025% beträgt.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (3) des Regelventils aus einem Metallwerkstoff, zum Beispiel aus Aluminium, besteht.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein fluidleitender Kanal (9) die Verbindung zu dem vorzusteuernden hydraulischen Gerät (7) herstellt und in der Trennfläche zwischen der Ventilhülse (3) und dem Kunststoffgehäuse (4) angeordnet ist und in die Ventilhülse und/oder in das Kunststoffgehäuse eingeformt ist.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein fluidleitender Kanal (9) die Verbindung zu dem vorzusteuernden hydraulischen Gerät (7) herstellt und in die Ventilhülse eingeformt ist.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei fluidleitende Kanäle (9) und (10) Verbindungen zu dem vorzusteuernden hydraulischen Gerät (7) herstellen und in der Trennfläche zwischen der Ventilhülse (3) und dem Kunststoffgehäuse (4) angeordnet sind und in die Ventilhülse und/oder in das Kunststoffgehäuse eingeformt sind, wobei die Ventilhülse (3) winkelorientiert in das Kunststoffgehäuse (4) eingebaut und gesichert ist.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei fluidleitende Kanäle (9) und (10) Verbindungen zu dem vorzusteuernden hydraulischen Gerät (7) herstellen und in die Ventilhülse eingeformt sind, wobei die Ventilhülse (3) winkelorientiert in das Kunststoffgehäuse (4) eingebaut und gesichert ist.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Steuereinrichtung (11) zwei verstellbare fluidische Widerstände (12) und (13) aufweist, die den Anschluss A einerseits mit dem Anschluss P und andererseits mit dem Anschluss T verbinden, wobei die Widerstände gegensinnig von der Differenz der Kräfte des Drucks am Anschluss A und des Elektromagneten verstellt werden.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Steuereinrichtung (11) einen verstellbaren fluidischen Widerstand (12) und einen Festwiderstand (14) aufweist, wobei der verstellbare fluidische Widerstand (12) den Anschluss A mit dem Anschluss T verbindet und der Festwiderstand (14) den Anschluss P mit dem Anschluss A verbindet und wobei der Widerstand (12) von der Differenz der Kräfte des Drucks am Anschluss A und des Elektromagneten verstellt wird.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Steuereinrichtung (11) einen verstellbaren fluidischen Widerstand (12) und einen Festwiderstand (14) aufweist, wobei der verstellbare fluidische Widerstand (13) den Anschluss P mit dem Anschluss A verbindet und der Festwiderstand (14) den Anschluss A mit dem Anschluss T verbindet und wobei der Widerstand (13) von der Differenz der Kräfte des Drucks am Anschluss A und des Elektromagneten verstellt wird.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der verstellbare fluidische Widerstand oder die verstellbaren fluidischen Widerstände durch Dichtsitze (15) in der Ventilhülse (3) und dazu passenden Oberflächen des Dichtkörpers (4) gebildet sind.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (15) durch einen metallischen Einsatz oder durch einen Einsatz aus einem höherfesten Kunststoff im Vergleich zur Ventilhülse verstärkt ist.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach einem der Ansprüche 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass der fluidische Festwiderstand (14) in der Ventilhülse (3) oder in dem fluidleitenden Kanal (9) angeordnet ist.
Elektrohydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Ansteuerung (18) zur Beaufschlagung der Spule (6) des Elektromagneten (2) in einer Tasche des Kunststoffgehäuses (5) untergebracht ist, wobei eine Steckverbindung (19) zur Verbindung der Ansteuerung (18) mit der Spule (6) im Inneren der Tasche angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektrohydraulischen Druckregelventils nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (6) des Elektromagneten (2) mit einem Kunststoff umspritzt wird, wobei das Kunststoffgehäuse (5) geformt wird, in das später auch die Ventilhülse (3) und in einer Abwandlung des Verfahrens auch die elektrische Ansteuerung (18) eingefügt wird, wobei die erforderlichen Abdichtungen zwischen der Ventilhülse (3) und dem Kunststoffgehäuse (5) hergestellt werden und ein Kanal oder eine Mehrzahl Kanäle zur Fluidleitung von der Ventilhülse zur Befestigungsfläche des Kunststoffgehäuses geschaffen werden, wobei in dem Falle, dass eine Mehrzahl Kanäle geschaffen werden, die Ventilhülse winkelorientiert in das Kunststoffgehäuse eingefügt wird.