DE102013215754A1 - Ventil zum hydraulischen Ansteuern einer Zumessblende, über die ein hydraulischer Verbraucher mit Druckmittel versorgbar ist, sowie hydraulische Anordnung mit einer Zumessblende und mindestens einem derartigen Ventil - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Ventil (2) mit einem Ventilgehäuse (4), das einen sich axial erstreckenden Innenraum (6) aufweist, und einer Verdrängereinrichtung (20), die im Innenraum (6) entlang eines Hubwegs (16) axial bewegbar ist, die im Innenraum (6) einen ersten und einen zweiten Druckraum (10, 12) abteilt und die eine Drosseleinrichtung (40) aufweist, über die der erste Druckraum (10) mit dem zweiten Druckraum (12) in Druckmittelverbindung bringbar ist und die so ausgebildet ist, dass für zumindest eine Hubrichtung der Verdrängereinrichtung (20) und über den gesamten Hubweg (16) der Verdrängereinrichtung (20) ein Druckmittelaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum (10, 12) ausschließlich über die eine Drosseleinrichtung (40) erfolgt. Das Ventil (2) kann zum hydraulischen Ansteuern einer Verstellbewegung eines Steuerschiebers (106) einer hydraulisch verstellbaren Zumessblende (100), über die ein hydraulischer Verbrauchers mit Druckmittel versorgbar ist, verwendet werden. Offenbart ist ferner eine hydraulische Anordnung mit einem derartigen Ventil.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Ventil kann zum hydraulischen Ansteuern einer Verstellbewegung eines Steuerschiebers einer hydraulisch verstellbaren Zumessblende verwendet werden. Die Erfindung betrifft ferner eine hydraulische Anordnung mit einer Zumessblende mit dem hydraulisch verstellbaren Steuerschieber und einem Ventil zum Ansteuern der Verstellbewegung des Steuerschiebers, sowie bestimmte Zusammenschaltungen der Zumessblende mit einem oder zwei derartiger Ventile.
• Mit einer Zumessblende ist hierin ein hydraulisch ansteuerbares Steuerventil zum Regeln eines Druckmittelflusses zur Versorgung eines hydraulischen Verbrauchers gemeint. Eine derartige Zumessblende umfasst ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum und einem darin angeordneten, hydraulisch verstellbaren Steuerschieber, der eine vorpositionierbare und Sperrstellung und mindestens eine erste Durchflussstellung, bei der ein Öffnungsquerschnitt öffnet, einnehmen kann, und der in dem Gehäuseinnenraum mindestens einen dem Öffnungsquerschnitt zugeordneten Steuerdruckraum begrenzt. Die Öffnung des Öffnungsquerschnitts in der Durchflussstellung beziehungsweise die Regelung des Öffnungsquerschnitts erfolgen typischerweise über das Zusammenwirken eines Abschnitts der Innenwandung des Gehäuses mit einer Steuerkante beziehungsweise einer Steuerkerbe des beweglichen Steuerschiebers. Die Zumessblende kann in Längs- oder Drehschieberbauweise ausgeführt sein, entsprechend kann der Steuerschieber axial verschiebbar oder drehbar in dem Gehäuse aufgenommen sein. Die Position des Steuerschiebers wird verstellt, indem der Steuerdruckraum mit Steuerdruckmittel beschickt oder Steuerdruckmittel aus dem Steuerdruckraum entlassen wird.
• Das mit der vorliegenden Erfindung gelöste technische Problem wird nachfolgend beispielhaft für eine Zumessblende in Längsschieberbauweise mit einem in einer Längsbohrung des Gehäuses axial hydraulisch ansteuerbar verschiebbaren Steuerschieber erklärt. Dabei weist der Steuerschieber an einem axialen Ende eine erste Steuerdruckfläche auf, die im Gehäuseinnenraum einen ersten Steuerdruckraum begrenzt. In der Wand der Bohrung sind Ringnuten ausgebildet, in die hinein jeweils ein Druckmittelkanal mündet, der über die Zumessblende zu steuern, das heißt zu verschließen oder zu öffnen, und/oder zu regeln, das heißt mit regelbarem Öffnungsquerschnitt zu öffnen, sind.
• In einer zylinderförmigen Außenmantelfläche des Steuerschiebers sind umlaufende Nuten ausgebildet, die mit den Ringnuten in der Bohrungswand zusammenwirken. In Abhängigkeit der axialen Position des Steuerschiebers kann eine Ringnut der Bohrungswand einer Nut des Steuerschiebers gegenüberstehen und damit eine Druckmittelverbindung zu dem in die Ringnut mündenden Druckmittelkanal herstellen. Im Gegensatz dazu kann die Ringnut einem Abschnitt der Außenmantelfläche gegenüberstehen und damit eine Druckmittelverbindung zu dem in die Ringnut mündenden Druckmittelkanal unterbrechen. In einer dazwischen liegenden Position (Regelposition) kann eine Ringnut über einen regelbaren Strömungswiderstand bzw. Strömungsquerschnitt mit einer Nut in der Bohrungswand in Druckmittelverbindung sein und damit eine Druckmittelverbindung mit regelbarem Strömungswiderstand zu dem in die Ringnut mündenden Druckmittelkanal herstellen.
• Regelbare Strömungswiderstände bzw. Strömungsquerschnitte werden dabei typischerweise über in der Außenmantelfläche des Steuerschiebers ausgebildete Steuerfasen oder Steuerkerben realisiert, die in eine jeweils zugeordnete Nut münden und sich jeweils von einem Fasen- bzw. Kerbenende bis zur Mündung in die Nut in axialer Richtung erstrecken. Die Abdichtung zwischen der Nut bzw. der in diese mündenden Steuerfase oder -kerbe geschieht über einen Spalt, der zwischen der Außenmantelfläche und der Bohrungswand ausgebildet ist. Die wirksame Länge dieses Spalts ist durch den axialen Abstand zwischen dem Fasen- oder Kerbenende und der Ringnut bestimmt. Wird der Steuerschieber axial verschoben, so dass die Nut einer Ringnut axial näherkommt, so verringert sich zunächst die Spaltlänge, das heißt der axiale Abstand zwischen dem Fasen- oder Kerbenende und der Ringnut. Bei weiterer Verschiebung tritt das Fasen- oder Kerbenende in den Bereich der Ringnut ein und beginnt, eine Druckmittelverbindung von der Ringnut über die Steuerfase oder -kerbe in die umlaufende Nut zu öffnen. Wird der Steuerschieber axial weiter verschoben, so verkürzt sich die drosselnd wirksame Länge der Steuerfase bzw. kerbe und es vergrößert sich deren wirksamer Strömungsquerschnitt, bis die umlaufende Nut selbst in den Bereich der Ringnut eintritt und dabei die Druckmittelverbindung vollständig geöffnet wird. Der axiale Abstand zwischen dem Fasen- oder Kerbenende und der Ringnut wird in der Fachsprache gelegentlich Tothub oder Bereich positiver Überdeckung (der Außenmantelfläche und der Bohrungswand), und hierin im folgenden Zumesshub genannt. Solange der Steuerschieber aus seiner Sperrstellung um eine Strecke, die geringer als dieser Zumesshub ist, versetzt wird, bleibt die Druckmittelverbindung zwischen der Ringnut und der umlaufenden Nut verschlossen. Die axiale Länge der Steuerfase oder -kerbe entspricht dem geometrischen Regelbereich des Steuerschiebers, denn wenn der Steuerschieber aus seiner Sperrstellung um eine Strecke, die größer als der Zumesshub jedoch kleiner als die Summe des Zumesshubs und der Länge der Steuerfase oder -kerbe versetzt ist, dann hängt der über die Steuerfase oder -kerbe wirksame Strömungswiderstand von der hydraulisch ansteuerbaren axialen Position der Steuerfase oder -kerbe, das heißt des Steuerschiebers, in Bezug zu der Ringnut ab.
• Derartige Zumessblenden werden beispielsweise zum hydraulisch gesteuerten Bewegen schwerer Verbraucher eingesetzt. Beispielhaft seien hydraulische Fahrmotoren von Baggern, hydraulische Antriebsmotoren für eine Drehung eines Oberwagens eines Baggers oder hydraulische Antriebsmotoren für einen Ausleger eines Baggers genannt.
• Die Ventile zum Ansteuern der Verstellbewegung des Steuerschiebers der Zumessblende sind herkömmlich als Drosselventil mit einer Drosselstelle – dem Fachmann auch unter dem Begriff Steuerdruck-Shuttle Ventil bekannt –, als Drosselrückschlagventil mit einer Drosselstelle oder als Drosselventil mit zwei in unterschiedlichen Durchströmungsrichtungen verschieden wirkenden Drosselstellen – dem Fachmann auch unter dem Begriff Load Sensing bzw. LS Shuttle Ventil bekannt – ausgeführt.
• Besonders wenn in einem Steuer-Schieberventil eine Steuerdruckfläche des Steuerschiebers verhältnismäßig groß ausgelegt ist, so dass verhältnismäßig viel Steuerdruckmittel in den zugeordneten Steuerdruckraum zu beschicken bzw. aus diesem Steuerdruckraum zu entlassen ist, um den Steuerschieber um einen bestimmten Hub zu verschieben, wird die Drosselstelle verhältnismäßig stark drosselnd ausgebildet, damit sich der Steuerschieber langsam bewegt, um Druckspitzen zu vermeiden. Infolge der starken Drosselung dauert es verhältnismäßig lange, z. B. einige Zehntelsekunden, bis eine für die gewünschte Verschiebung des Steuerschiebers ausreichende Menge Steuerdruckmittel durch die Drosselstelle hindurch zum Steuerdruckraum geströmt ist und der Zumesshub des Steuerschiebers überwunden ist. Ansprechverzögerungen im Bereich einiger Zehntelsekunden sind für einen Bediener einer hydraulisch angetriebenen Maschine sehr unangenehm.
• Gegenüber den bekannten Ausführungsformen von Ventilen liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, für das im Zusammenwirken mit einer Zumessblende die Ansprechzeit, das heißt die Zeit zur Überwindung des Zumesshubs des Steuerschiebers der Zumessblende, zumindest verringert oder Null ist, so dass die Ansprechzeit kaum mehr bemerkbar ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Ventil bereitgestellt, das ein Ventilgehäuse mit einem sich axial erstreckenden Innenraum umfasst. Erfindungsgemäß umfasst das Ventil ferner eine Verdrängereinrichtung, die in dem Innenraum entlang eines Hubwegs axial bewegbar ist, die im Innenraum einen ersten Druckraum von einem zweiten Druckraum abteilt und die eine Drosseleinrichtung aufweist, über die der erste Druckraum mit dem zweiten Druckraum in Druckmittelverbindung bringbar ist und die so ausgebildet ist, dass für zumindest eine Hubrichtung der Verdrängereinrichtung und über den gesamten Hubweg der Verdrängereinrichtung ein Druckmittelaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum ausschließlich über die eine Drosseleinrichtung erfolgt.
• Das erfindungsgemäße Ventil kann zum hydraulischen Ansteuern einer Verstellbewegung eines Steuerschiebers einer hydraulisch verstellbaren Zumessblende, über die ein hydraulischer Verbraucher mit Druckmittel versorgbar ist, verwendet werden. Die axiale Bewegbarkeit der Verdrängereinrichtung und die eine Druckmittelverbindung zwischen dem ersten und zweiten Druckraum herstellende Drosseleinrichtung ermöglichen, dass beim Beaufschlagen von einem, etwa dem ersten, Druckraum mit Steuerdruckmittel die Verdrängereinrichtung sich unter der Wirkung des Steuerdruckmitteldrucks zunächst unverzüglich axial in Richtung zu dem anderen, etwa dem zweiten, Druckraum bewegt und dabei Steuerdruckmittel aus dem anderen Druckraum heraus verdrängt. Erst nach dieser unverzüglichen Bewegung der Verdrängereinrichtung strömt neues Steuerdruckmittel aus dem einen Druckraum durch die Drosseleinrichtung in den anderen Druckraum, und zwar mit vergleichsweise langsamerer Verdrängung von Steuerdruckmittel aus dem anderen Druckraum als während der unverzüglichen Bewegung. Ist das Ventil fluidisch mit der anzusteuernden Zumessblende verbunden, wobei der andere Druckraum des Ventils und der Steuerdruckraum der Zumessblende in Druckmittelverbindung sind, kann der aufgrund der unverzüglichen Bewegung der Verdrängereinrichtung erfolgende unverzügliche Ausstoß von Steuerdruckmittel aus dem anderen Druckraum des Ventils die Hubbewegung des Steuerschiebers ebenfalls unverzüglich, das heißt ohne Ansprechverzögerung, in Gang setzen und diesen unverzüglich um eine initiale Verstellstrecke, die den Zumesshub des Steuerschiebers zumindest teilweise überbrückt, verstellen. Das danach aufgrund der Drosselung bzw. Bedämpfung vergleichsweise langsam durch die Drosseleinrichtung nachströmende neue Steuerdruckmittel treibt die Verstellbewegung des Steuerschiebers entsprechend vergleichsweise langsam weiter. Durch die unverzügliche Verstellung des Steuerschiebers um die initiale Verstellstrecke wird die Ansprechverzögerung, das heißt die Zeit für das Verschieben des Steuerschiebers um dessen Zumesshub, verringert oder eliminiert.
• Die Zumessblende kann eine Sperrstellung und mindestens eine erste Durchflussstellung, mit der die Zumessblende einen Öffnungsquerschnitt freigibt, aufweisen. Ferner kann der Steuerschieber mindestens einen Steuerdruckraum begrenzen, der mit einem Zumessvolumen, das heißt einem bestimmten Volumen Steuerdruckmittel, zu beschicken ist, um den Steuerschieber aus seiner Sperrstellung in die erste Durchflussstellung zu verstellen. Die Verdrängungseinrichtung kann ein ihrem Hubweg zugeordnetes Verdrängungsvolumen aufweisen, das heißt ein Volumen Steuerdruckmittel, das bei einer Bewegung der Verdrängungseinrichtung über deren Hubweg aus dem sich bei der Bewegung verkleinernden Druckraum verdrängt wird. Dieses Verdrängungsvolumen kann so bemessen sein, dass es nicht größer als das Zumessvolumen der Zumessblende, mit anderen Worten kleiner als oder gleich wie das Zumessvolumen, ist. Durch diese Ausgestaltung kann der Steuerschieber während der unverzüglichen Verstellbewegung maximal gerade so weit verstellt werden, dass der Öffnungsquerschnitt unverzüglich öffnet und beim hydraulischen Verbraucher keine Druckspitze entsteht. Vielmehr überbrückt die unverzügliche Verstellbewegung einen Teil des Zumesshubs beziehungsweise des diesem zugeordneten Zumessvolumens, und verkürzt die Ansprechzeit. Vorzugsweise ist das Verdrängungsvolumen so an das Zumessvolumen angepasst, dass es näherungsweise gleich dem Zumessvolumen ist. Durch diese Anpassung überbrückt die unverzügliche Verstellbewegung näherungsweise den gesamten Zumesshubs beziehungsweise das diesem zugeordnete Zumessvolumen unverzüglich und reduziert die Ansprechzeit näherungsweise auf Null. Das wirksame Verdrängungsvolumen ist gegeben als das Produkt aus der in der Hubrichtung verdrängend wirkenden Druckfläche und dem Hubweg. Somit kann die Anpassung des Verdrängungsvolumens an das Zumessvolumen der Zumessblende über eine Bemessung der verdrängend wirkenden Druckfläche und/oder des zurücklegbaren Hubwegs realisiert werden.
• Das Ventil kann durch eine erste und zweite Anschlagfläche aufweisen, die im Innenraum des Ventilgehäuses in einem entlang der Längsachse vorbestimmten Abstand zueinander ausgebildet sind. Die erste Anschlagfläche kann an der Seite des ersten Druckraums und die zweite Anschlagfläche an der Seite des zweiten Druckraums angeordnet sein. Die Hubweg der Verdrängereinrichtung ist durch diesen Abstand abzüglich einer entlang der Längsachse gemessenen Kolbenlänge der Verdrängereinrichtung definiert. Durch diese konstruktive Ausgestaltung kann das Verdrängungsvolumen der Verdrängereinrichtung genau eingestellt und an das Zumessvolumen der anzusteuernden Zumessblende angepasst werden.
• Die Ausgangsstellung der Verdrängungseinrichtung kann in einer Ausgangsstellung vorpositionierbar, insbesondere vorspannbar, sein, in der das Volumen eines der Druckräume, beispielsweise des ersten Druckraums, minimal ist. Zur Realisierung der Vorpositionierung der Verdrängungseinrichtung kann das Ventil ein erstes Federelement umfassen. Das Federelement kann dazu ausgebildet ist, die Verdrängereinrichtung gegen die an der Seite des einen Druckraums angeordnete Anschlagfläche in die Ausgangsstellung zu drücken. Durch die aufgrund der Vorpositionierung definierte Ausgangsstellung der Verdrängereinrichtung legt diese bei einer erneuten Hubbewegung jeweils den gleichen Hubweg zurück, das heißt der Hubweg ist jeweils wohl definiert.
• Die eine Drosseleinrichtung kann in einem vom ersten Druckraum hin zum zweiten Druckraum gerichteten Druckmittelströmungspfad, dem eine erste Druckmittelströmungsrichtung zugeordnet ist, wirksam sein. Dabei erfolgt eine Durchströmung des Ventils mit Steuerdruckmittel in der ersten Druckmittelströmungsrichtung mit der der einen Drosseleinrichtung zugeordneten Drosselwirkung. Hierbei ist der Begriff Drosselwirkung im Sinne eines sich einstellenden Druckverlusts bei gegebenem Volumenstrom des Steuerdruckmittels durch die Drosseleinrichtung zu verstehen.
• Die Verdrängereinrichtung kann ferner ein Sitzventil, insbesondere ein Rückschlagventil, aufweisen, das mit der einen Drosseleinrichtung fluidisch in Reihe angeordnet ist. Die Verdrängereinrichtung kann ein weiteres Sitzventil, insbesondere ein weiteres Rückschlagventil, aufweisen, das mit der einen Drosseleinrichtung fluidisch parallel angeordnet ist. Dabei können Öffnungsrichtungen beziehungsweise Schließrichtungen der Sitzventile einander entgegengerichtet sein. In dieser Ausgestaltung erfolgt eine Durchströmung des Ventils mit Steuerdruckmittel in der zu ersten Druckmittelströmungsrichtung entgegengesetzten Druckmittelströmungsrichtung im Wesentlichen ungedrosselt.
• Die Verdrängereinrichtung kann eine weitere Drosseleinrichtung aufweisen, die für Druckmittelströmungspfad wirksam ist, der zu dem Druckmittelströmungspfad, für den die eine Drosseleinrichtung wirksam ist, entgegengerichtet ist. In dieser Ausgestaltung erfolgt eine Durchströmung des Ventils mit Steuerdruckmittel in der zu ersten Druckmittelströmungsrichtung entgegengesetzten Druckmittelströmungsrichtung mit der der weiteren Drosseleinrichtung zugeordneten Drosselwirkung. Die Drosselwirkung der der weiteren Drosseleinrichtung kann kleiner oder, falls gewünscht, auch größer als die Drosselwirkung der einen Drosseleinrichtung sein. Die weitere Drosselstelle bewirkt, dass nach einer anfänglichen Steuerdruckmittelbeauschlagung auch bei einer anschließenden Verringerung des Steuerdruckmitteldrucks die Bewegung des Steuerschiebers der Zumessblende in der zur anfänglichen Hubrichtung entgegengesetzten Hubrichtung über die zweite Drosseleinrichtung bedämpft erfolgt.
• Das Sitzventil kann in einem sich axial erstreckenden Innenraum der Verdrängereinrichtung über einen Ventilsitz und einen im Innenraum axial bewegbaren Ventilkörper, der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, aufweisen. In dieser Ausgestaltung der Verdrängereinrichtung kann eine mit dem Sitzventil fluidisch in Reihe angeordnete Drosseleinrichtung über eine Kerbe oder eine Abflachung am Ventilkörper oder am Ventilsitz ausgebildet sein. Die Ausgestaltung der Drosseleinrichtung als Kerbe ermöglicht es, den Drosselquerschnitt, das heißt die Drosselwirkung, und damit die Stärke der Bedämpfung der Hubbewegung des Steuerschiebers, durch geeignete Bemessung des wirksamen Strömungsquerschnitts der Kerbe sehr fein und genau einzustellen. Der Ventilkörper kann mit dem Ventilsitz zusammenwirken, indem er gegen den Ventilsitz vorgespannt ist. Zur Realisierung der Vorspannung kann ein zweites Federelement vorgesehen sein, das den Ventilkörper gegen den Ventilsitz vorspannt.
• Die Verdrängereinrichtung kann eine Außenmantelfläche und das Ventilgehäuse eine zu der Außenmantelfläche komplementäre Innenmantelfläche aufweisen. Dabei kann die Toleranzlage dieser Flächen so ausgebildet sein, dass bei einem Hub der Verdrängereinrichtung ein Druckmittelaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum über einen Spalt zwischen der Außenmantelfläche und der Innenmantelfläche unterbunden ist. Insbesondere kann die Außenmantelfläche der Verdrängereinrichtung zumindest abschnittsweise zylinderförmig sein und das Ventilgehäuse eine dazu komplementäre Bohrung aufweisen, in der die Verdrängereinrichtung verschiebbar aufgenommen ist. So wird eine stabile Längsführung der Verdrängereinrichtung realisiert.
• Das Ventil kann in einen Steuerdruckschlauch oder in eine Steuerdruckleitung oder in einen Steuerdruckkanal einbaubar sein. In der Ausgestaltung, in der das Ventil in einen Steuerdruckkanal der Zumessblende einbaubar ist, kann über einen Außenflächenabschnitt des Ventilgehäuses, insbesondere über eine Stirnfläche oder einen Stirnflächenabschnitt des Ventilgehäuses, ein Endanschlag für den Scheuerschieber der Zumessblende ausbildbar sein. Für das Ventil bestehen somit verschiedene Anbau-, Einbau- und/oder Integrationsmöglichkeiten an oder in der damit anzusteuernden Zumessblende oder in dieser zugeordneten Steuerdruckzuleitungen.
• Das Ventilgehäuse kann ein erstes und ein zweites Gehäuseteil aufweisen. Das erste und das zweite Gehäuseteil können miteinander verschraubbar sein. In einer Ausgestaltung können das erste und das zweite Gehäuseteil unmittelbar miteinander verschraubbar sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen Einbau der Verdrängereinrichtung und des ersten Federelements in den Innenraum des Ventilgehäuses. In dieser Ausgestaltung ist das Ventil für einen Einbau in einer Steuerdruckleitung oder in einem Steuerdruckschlauch ausgebildet.
• In einer alternativen Ausgestaltung können das erste und das zweite Gehäuseteil mittelbar miteinander verschraubbar sein, etwa über ein Hülsenteil, das zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil einschraubbar ist. In dieser alternativen Ausgestaltung ist das Ventil für einen Einbau in der anzusteuernden Zumessblende ausgebildet, wobei sie einen Endanschlag für den Scheuerschieber der Zumessblende ausbilden kann. In dieser Ausgestaltung kann eine Stirnfläche des Ventilgehäuses als eine Endanschlagfläche für den Steuerschieber, insbesondere für eine Druckfläche des Steuerschiebers, ausgebildet sein.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine hydraulische Anordnung bereitgestellt, die eine hydraulisch verstellbare Zumessblende zum Regeln einer Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers umfasst. Die Zumessblende hat eine Sperrstellung und mindestens eine erste Durchflussstellung, bei der die Zumessblende einen Öffnungsquerschnitt freigibt. Die Zumessblende weist ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum und einen darin angeordneten, hydraulisch verstellbaren Steuerschieber auf. Der Steuerschieber begrenzt in dem Gehäuseinnenraum mindestens einen Steuerdruckraum. Erfindungsgemäß umfasst die hydraulische Anordnung mindestens ein Ventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei der erste oder der zweite Druckraum des Ventils in Druckmittelverbindung mit dem Steuerdruckraum der Zumessblende verbindbar, insbesondere verbunden, ist. So kann das Ventil seine oben bezüglich des ersten Aspekts beschriebene Wirkung erfindungsgemäße in einer Zulaufsteuerung oder in einer Ablaufsteuerung bezüglich des Steuerdruckraums entfalten.
• Der Steuerdruckraum der Zumessblende kann mit Steuerdruckmittel mit einem bestimmten Zumessvolumen zu beschicken sein, um den Steuerschieber aus seiner Sperrstellung in die erste Durchflussstellung zu verstellen. Ferner kann der Verdrängungseinrichtung des Ventils ein Verdrängungsvolumen zugeordnet sein, das dem Volumen von Steuerdruckmittel entspricht, das bei einer axialen Bewegung der Verdrängungseinrichtung über den gesamte Hubweg aus dem sich bei der Bewegung verkleinernden Druckraum verdrängt wird. Das Verdrängungsvolumen der Verdrängungseinrichtung kann so bemessen sein, dass es nicht größer als, mit anderen Worten kleiner als oder gleich wie, das Zumessvolumen ist. Vorzugsweise ist das Verdrängungsvolumen so bemessen, dass es zumindest näherungsweise gleich dem Zumessvolumen ist.
• Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine hydraulische Anordnung bereitgestellt, die eine hydraulisch ansteuerbare Zumessblende, über die ein hydraulischer Verbraucher über eine Verstellung eines Steuerschiebers mit Druckmittel versorgbar ist, und ein Ventil zum gedrosselten hydraulischen Ansteuern der Verstellbewegung des Steuerschiebers der Zumessblende umfasst. Die Zumessblende hat eine Sperrstellung und mindestens eine erste Durchflussstellung, bei der sie einen Öffnungsquerschnitt freigibt. Die Zumessblende hat ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum und den darin angeordneten, hydraulisch verstellbaren Steuerschieber, der in dem Gehäuseinnenraum mindestens einen Steuerdruckraum begrenzt. Der Steuerdruckraum ist mit Steuerdruckmittel mit einem vorbestimmten Zumessvolumen zu beschicken, um den Steuerschieber aus der Sperrstellung in die erste Durchflussstellung zu verstellen. Das Ventil hat ein Ventilgehäuse, das einen sich axial erstreckenden Innenraum aufweist, und eine Verdrängereinrichtung, die in dem Innenraum entlang eines Hubwegs axial bewegbar ist und die in dem Innenraum einen ersten von einem zweiten Druckraum abteilt. Der eine, beispielsweise der erste, Druckraum ist mit einer Steuerdruckmittelquelle oder einer Steuerdruckmittelsenke in Druckmittelverbindung verbindbar. Der andere, beispielsweise der zweite, Druckraum ist mit dem Steuerdruckraum der Zumessblende in Druckmittelverbindung. Die Verdrängereinrichtung hat, insbesondere zur gedrosselten Beschickung des Steuerdruckraums, eine Drosseleinrichtung, über die der erste Druckraum mit dem zweiten Druckraum in Druckmittelverbindung bringbar ist. Ferner ist der Verdrängungseinrichtung ein Verdrängungsvolumen zugeordnet. Dieses entspricht dem Volumen Steuerdruckmittel, das bei einer axialen Bewegung der Verdrängungseinrichtung über deren gesamten Hubweg, insbesondere aus dem sich bei der Bewegung verkleinernden Druckraum, verdrängt wird.
• Erfindungsgemäß ist das Verdrängungsvolumen des Ventils so bemessen, dass es nicht größer als, das heißt kleiner als oder gleich wie, das Zumessvolumen ist. Vorzugsweise ist das Verdrängungsvolumen näherungsweise so groß wie das Zumessvolumen bemessen. Durch eine derartige Bemessung kann der Steuerschieber der Zumessblende bei einer Beaufschlagung des einen, beispielsweise des ersten, Druckraums mit Steuerdruckmittel über eine unmittelbar einsetzende Hubbewegung der Verdrängervorrichtung über deren Hubweg quasi instantan mit der Hubbewegung, das heißt ohne Zeitverzögerung und mit hohem Verdrängungsvolumen pro Zeiteinhait, von der Sperrstellung zumindest nahe an, vorzugsweise in, die erste Durchflussstellung verstellt werden. Nach der Ausführung dieser quasi instantanen Hubbewegung strömt Steuerdruckmittel über die Drosseleinrichtung in den anderen, beispielsweise den zweiten, Druckraum. Dadurch wird der Steuerdruckraum weiter mit Steuerdruckmittel beschickt und der Steuerschieber weiter verstellt, allerdings aufgrund der Drosselung durch die Drosseleinrichtung mit einer relativ kleineren Verstellgeschwindigkeit.
• In einer Verwendung eines Ventils gemäß dem ersten Aspekt in einer hydraulischen Anordnung gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung kann der Steuerschieber der Zumessblende in dem Gehäuseinnenraum einen Steuerdruckraum begrenzen und in einer Sperrstellung vorpositionierbar sein. Dabei kann die Vorpositionierung mittels eines Steuerschieberfederelements realisiert sein. Dabei kann der Druckraum des Ventils, der sich bei einer durch Steuerdruckbeaufschlagung bewirkten, quasi instantanen Bewegung der Verdrängereinrichtung verkleinert, in Druckmittelkommunikation mit dem Steuerdruckraum sein. In einem derartigen Zusammenbau wirkt der geregelte Steuerdruckmitteldruck gegen die elastische Kraft (Spannung) des Steuerschieberfederelements und es ist eine Zulaufsteuerung für die Zumessblende realisiert.
• In einer anderen Verwendung eines Ventils gemäß dem ersten Aspekt in einer hydraulischen Anordnung gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung kann die Zumessblende in Steuerschieberbauweise beziehungsweise als Steuerschieberventil ausgebildet sein. Dabei kann der Steuerschieber in dem Gehäuseinnenraum einen ersten von einem zweiten Steuerdruckraum abteilen und zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerdruckraum in einer Sperrstellung vorpositionierbar sein. Dabei kann die Vorpositionierung mittels eines Steuerschieberfederelements oder mittels eines Druckgleichgewichts realisiert sein. In einer Ausgestaltung kann ein erstes Ventil mit seinem zweiten Druckraum in Druckmittelkommunikation mit dem ersten Steuerdruckraum und ein zweites Ventil mit seinem zweiten Druckraum in Druckmittelkommunikation mit dem zweiten Steuerdruckraum sein. In dazu alternativer Ausgestaltung kann ein erstes Ventil mit ihrem ersten Druckraum in Druckmittelkommunikation mit dem ersten Steuerdruckraum und ein zweites Ventil mit ihrem ersten Druckraum in Druckmittelkommunikation mit dem zweiten Steuerdruckraum sein. In beiden Ausgestaltungen wirken die Ventile symmetrisch bezüglich des Steuerschiebers, und zwar in der einen Ausgestaltung in Zulaufschaltung und in einer anderen Ausgestaltung in Ablaufschaltung.
• Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1A schematische Längsschnitte eines erfindungsgemäßen Ventils und eines von diesem angesteuerten Steuer-Schieberventils in Zusammenschaltung,
• 1B einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils,
• 2A in funktioneller Darstellung eine erste Ausgestaltung der Drosselfunktion der Verdrängereinrichtung eines erfindungsgemäßen Ventils,
• 2B in funktioneller Darstellung eine zweite Ausgestaltung der Drosselfunktion der Verdrängereinrichtung eines erfindungsgemäßen Ventils,
• 2C in funktioneller Darstellung eine dritte Ausgestaltung der Drosselfunktion der Verdrängereinrichtung eines erfindungsgemäßen Ventils,
• 3 schematisch das Bedämpfungsverhalten eines herkömmlichen Ventils mit einer Drosselfunktion gemäß der in der 2A gezeigten Ausgestaltung,
• 4 schematisch das Bedämpfungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ventils, in der die Drosseleinrichtung gemäß der in der 2A gezeigten Ausgestaltung in einer axial beweglich in dem Ventil aufgenommenen Verdrängereinrichtung angeordnet ist,
• 5 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils,
• 6 schematisch eine erfindungsgemäße Zusammenschaltung eines Steuer-Schieberventil mit zwei Ventilen, die das Steuer-Schieberventil symmetrisch bezüglich der Hubbewegung des Steuerschiebers und jeweils in Zulaufschaltung ansteuern,
• 7 schematisch eine weitere erfindungsgemäße Zusammenschaltung eines Steuer-Schieberventil mit zwei Ventilen, die das Steuer-Schieberventil symmetrisch bezüglich der Hubbewegung des Steuerschiebers und jeweils in Ablaufschaltung ansteuern, und
• 8 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils.
• Mit Verweis auf die 1 bis 4 werden der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Ventils 2 und dessen Wirkungsweise beispielhaft im Zusammenwirken mit einer in Steuerschieberbauweise ausgeführten Zumessblende erläutert. Das in der 1A als Beispiel für eine Zumessblende gezeigte Steuer-Schieberventil 100 umfasst ein Gehäuse 102, das einen Gehäuseinnenraum 104 und eine Schieberachse 108 aufweist, einen in einer Längsbohrung 148 des Gehäuseinnenraums 104 in Richtung der Schieberachse 108 linear verschiebbar angeordneten Steuerschieber 106 und ein Steuerschieberfederelement 118. Der Steuerschieber 106 begrenzt in dem Gehäuseinnenraum 104 mittels seiner Schieberdruckfläche 112 einen Steuerdruckraum 110 und ist mittels des Steuerschieberfederelements 118 in einer Sperrstellung, in der er in der 1 gezeigt ist, vorpositionierbar. Das Steuerschieberfederelement 118 ist bezüglich des Steuerdruckraums 104 in einem am entgegengesetzten Ende des Gehäuseinnenraums 104 angeordneten Teilraum desselben angeordnet. In diesem Teilraum ist auch ein Endanschlag 130 für den Steuerschieber 106 ausgebildet. In der Außenmantelfläche 140 des Steuerschiebers 106 sind eine umlaufende Pumpenzulaufnut 142, eine umlaufende Verbraucherablaufnut 144 und eine in die Verbraucherablaufnut 144 mündende Steuerkerbe 150 ausgebildet. Die Pumpenzulaufnut 142 ist einer in der zylinderförmigen Innenwand der Längsbohrung 148 ausgebildeten Pumpendruckringnut 135, in die ein Pumpenzulaufkanal 134 mündet, und die Verbraucherablaufnut 144 einer in der Innenwand ausgebildeten Verbraucherdruckringnut 137, in die eine Verbraucherzuleitung 136 mündet, zugeordnet. In der durch das Federelement 118 definierten Sperrstellung steht die Pumpenzulaufnut 142 der Pumpendruckringnut 135 gegenüber, das heißt die Pumpendruckringnut 135 ist vollständig geöffnet, und die Verbraucherdruckringnut 137 ist durch einen Abschnitt der Außenmantelfläche 108 verschlossen. Die Steuerkerbe 150 erstreckt sich von ihrer Mündung in die Verbraucherablaufnut 144 bis zu ihrem Kerbenende 152 (in der 1A nach rechts), das axial von der Pumpenzulaufnut 142 beabstandet ist, und zwar um eine Strecke, die den Zumesshub 122 des Steuerschiebers 106 definiert.
• Wenn der Steuerdruckraum 110 über das Ventil 2 mit Steuerdruckmittel beschickt wird und der Steuerdruckmitteldruck an der Schieberdruckfläche 112 ansteigt, bewegt sich der Steuerschieber 106 aus seiner Sperrstellung axial in Richtung zu dem Teilraum mit dem Federelement 118 (in der 1A nach rechts) gegen die elastische Kraft des Federelements 118. Wenn der Steuerschieber 106 den Zumesshub 122 überwunden hat, beginnt die Steuerkerbe 150 sich vor die Pumpendruckringnut 135 und gleichzeitig die Verbraucherablaufnut 144 sich vor die Verbraucherdruckringnut 137 zu schieben, und dabei eine Druckmittelverbindung von der Pumpendruckringnut 135 durch die Steuerkerbe 150 in die Verbraucherablaufnut 144 und weiter durch die Verbraucherdruckringnut 137 in die Verbraucherzuleitung 136 herzustellen, wobei diese Druckmittelverbindung durch den wirksamen Strömungswiderstand der Steuerkerbe 150 gesteuert ist. Unter der Wirkung des sich aufbauenden Steuerdruckmitteldrucks kann sich der Steuerschieber 106 weiter (in der 1A nach rechts) bewegen, bis sein zu der Schieberdruckfläche 112 entgegengesetztes Ende an dem Endanschlag 130 anschlägt. In der durch die Position des Endanschlags 130 bestimmten Position des Steuerschiebers 106 ist dieser um die Zumessvollhub 126 genannte Strecke axial bezüglich seiner Sperrstellung verschoben. Dabei steht die Verbraucherablaufnut 144 der Verbraucherdruckringnut 137 und die Steuerkerbe 150 mit ihrer gesamten Längserstreckung der Pumpendruckringnut 135 gegenüber, so dass eine über die Steuerkerbe 150 minimal gedrosselte Druckmittelverbindung von Pumpendruckleitung 134 der zu der Verbraucherzuleitung 136 hergestellt ist. Die Strecke, die der Steuerschieber 106 vom Beginn seiner Hubbewegung zurücklegt, bis die Steuerkerbe 150 beginnt, sich vor die Pumpendruckringnut 135 zu schieben, ist der Zumesshub 122 des Steuerschiebers. Der Zumesshub 122 des Steuerschiebers 106 ist also die Strecke, um die der Steuerschieber 106 aus seiner Sperrstellung zu verschieben ist, um einen Öffnungsquerschnitt für die zu steuernde Druckmittelverbindung (in 1: von der Pumpendruckleitung 134 zu der Verbraucherzuleitung 136) freizugeben.
• Die bei Verwendung eines herkömmlichen Ventils für die Überwindung des Zumesshubs 122 benötigte Zeit ist die Ansprechverzögerung des Steuerschiebers 106.
• 1B zeigt vergrößert in schematischem Längsschnitt ein Ventil 2, das mit dem in der 1A gezeigten Steuer-Schieberventil 100 in Wirkverbindung steht. Den in der 1B schematisch, in der 5 in einer ersten Ausführungsform und in der 8 in einer zweiten Ausführungsform gezeigten Ventilen 2 ist folgendes gemeinsam. Das Ventil 2 umfasst ein Ventilgehäuse 4, das einen Innenraum 6 und eine Längsachse 8 aufweist, und eine Verdrängereinrichtung 20, die in dem Innenraum 6 in Richtung der Längsachse 8 aus einer vorpositionierbaren Ausgangsstellung entlang eines Hubwegs 16 mit einer vorbestimmten Hublänge axial bewegbar geführt ist und in dem Innenraum 6 einen ersten Druckraum von einem zweiten Druckraum 10, 12 abteilt. Die Verdrängereinrichtung hat eine Drosseleinrichtung 40, über die der erste Druckraum 10 mit dem zweiten Druckraum 12 in Druckmittelverbindung ist, und die so ausgebildet ist, dass für zumindest eine Hubrichtung der Verdrängereinrichtung 20 und über den gesamten Hubweg 16 der Verdrängereinrichtung 20 ein Druckmittelaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum 10 und 12 ausschließlich über diese eine Drosseleinrichtung 40 erfolgt.
• In dem in der 1A schematisch gezeigten Ventil 2 ist in der Verdrängereinrichtung 20 ein Drosselfunktionsventil 30 ausgebildet, wobei der erste und der zweite Druckraum 10 und 12 für das Steuerdruckmittel ausschließlich über dieses Drosselfunktionsventil 30 miteinander in Druckmittelverbindung sind. Das Drosselfunktionsventil 30 weist mindestens eine erste Drosselstelle 40 auf, die für eine von dem ersten Druckraum 10 durch die erste Drosselstelle 40 in den zweiten Druckraum 12 gerichtete, erste Druckmittelströmungsrichtung 18 wirksam ist. Das Drosselfunktionsventil 30 weist eine von der Durchströmungsrichtung abhängige Drosselwirkung (Drosselfunktion) auf und ist dementsprechend gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Arbeitsanschluss 30a und 30b, wobei der erste Arbeitsanschluss 30a mit dem ersten Druckraum 10 und der zweite Arbeitsanschluss 30b mit dem zweiten Druckraum 12 in Druckmittelverbindung ist. Ausgestaltungen des Drosselfunktionsventil 30 sind weiter unten mit Verweis auf die 2A, 2B und 2C näher beschrieben.
• Von außen betrachtet weist das Ventil 2 einen ersten und einen zweiten Anschlusskanal 2a, 2b auf, wobei der erste Anschlusskanal 2a durch den ersten Druckraum 10 mit dem ersten Arbeitsanschluss 30a und der zweite Anschlusskanal 2b durch den zweiten Druckraum 12 mit dem zweiten Arbeitsanschluss 30b des Drosselfunktionsventils 30 in Druckmittelverbindung ist. Die erste Druckmittelströmungsrichtung 18 verläuft vom ersten Anschlusskanal 2a, durch den ersten Druckraum 10, über den ersten Arbeitsanschluss 30a durch das in der Verdrängereinrichtung 20 ausgebildete Drosselfunktionsventil 30, über den zweiten Arbeitsanschluss 30b, durch den zweiten Druckraum 12 zum zweiten Anschlusskanal 2b. In der in der 1A gezeigten Wirkverbindung ist der zweite Druckraum 12 des Ventils 2 in Druckmittelverbindung an den Steuerdruckraum 110 des Steuer-Schieberventils 100 angeschlossen.
• Die Verdrängereinrichtung 20 ist aus einer vorpositionierbaren Ausgangsstellung entlang eines Hubwegs 16 mit einer vorbestimmten Hublänge in der ersten Druckmittelströmungsrichtung 18 bewegbar im Innenraum 6 des Ventilgehäuses 4 aufgenommen. In dem Innenraum 6 des Ventilgehäuses 4 sind eine erste und eine zweite Anschlagfläche 54, 56 zum Begrenzen der axialen Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 ausgebildet. Die erste Anschlagfläche 54 ist von der zweiten Anschlagfläche 56 entlang der Längsachse 8 um einen vorbestimmten Abstand 58 beabstandet angeordnet. Der durch die erste und eine zweite Anschlagfläche 54 und 56 begrenzte, maximale Hubweg 16 der Verdrängereinrichtung 20 ist durch den Abstand 58 zwischen den Anschlagflächen 54 und 56 abzüglich einer entlang der Längsachse 8 gemessenen Kolbenlänge 26 der Verdrängereinrichtung 20 definiert.
• Die Verdrängereinrichtung 20 ist in dem Innenraum 6 des Ventilgehäuses 4 in eine Ausgangsstellung vorpositionierbar, in der der das Volumen des ersten Druckraums 10 minimal ist. In dieser Ausgangsstellung liegt das dem ersten Druckraum 10 (dem ersten Anschlusskanal 2a) zugewandte Ende der Verdrängereinrichtung 20 an der ersten Anschlagfläche 54 an und ist gegen diese Anschlagfläche 54 vorpositioniert. Die Vorpositionierung der Verdrängereinrichtung 20 in der Ausgangsstellung ist mittels eines ersten Federelements 14 realisiert. Das erste Federelement 14 ist im zweiten Druckraum 12, insbesondere leicht, vorgespannt angeordnet und stützt sich mit seinem einen Ende an der Innenwand des zweiten Druckraums 12 und mit seinem anderen Ende an der den zweiten Druckraum 12 begrenzenden Druckfläche der Verdrängereinrichtung 20 ab. Die Vorspannung und Kraftwirkung des ersten Federelements 14 auf die Verdrängereinrichtung 20 sind verhältnismäßig gering. Das erste Federelement 118 dient lediglich dazu, im drucklosen Zustand des Ventils 2 die Verdrängereinrichtung 20 in ihrer Ausgangsstellung vorzupositionieren und bei einem Aufbau von Steuerdruckmittel im ersten Druckraum 10 (das heißt beim Beschicken des ersten Druckraums 10 mit Steuerdruckmittel) quasi widerstandslos nachzugeben und quasi instantan eine Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 in der Wirkrichtung des sich aufbauenden Steuerdruckmitteldrucks (das heißt in der ersten Durchströmungsrichtung 18) um die (durch den Abstand der Anschlagflächen 54, 56 definierte) vorbestimmte Hublänge 16 zuzulassen. Diese Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 endet, wenn das dem zweiten Druckraum 12 (dem zweiten Anschlusskanal 2b) zugewandte Ende der Verdrängereinrichtung 20 an der zweiten Anschlagfläche 56 anschlägt.
• Die während dieser quasi instantanen Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 quasi instantan aus dem zweiten Druckraum 12 des Ventils 2 heraus und in den Steuerdruckraum 110 des Steuer-Schieberventils 100 hinein verdrängte Menge Steuerdruckmittel wirkt unmittelbar auf die Steuerdruckfläche 112 des Steuerschiebers 106 und setzt diesen quasi instantan in Bewegung. Erfindungsgemäß sind die geometrischen (konstruktiven) Abmessungen der Verdrängereinrichtung 20 so an die geometrischen (konstruktiven) Abmessungen des Steuer-Schieberventils 100 angepasst, dass das aus dem zweiten Druckraum 12 durch die quasi instantane Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 verdrängte Volumen des Steuerdruckmittels, das heißt das Hubvolumen der Verdrängereinrichtung 20, zumindest näherungsweise dem Zumessvolumen 210 (vergleiche Figur 210) des Steuerschiebers 106 entspricht. Hierbei ist mit dem Zumessvolumen 210 die Menge (Volumen) Steuerdruckmittel gemeint, die in den Steuerdruckraum 110 zu beschicken ist, damit der Steuerschieber 106 gerade seinen Zumesshub 122 überwindet. Durch die Anpassung des Hubvolumens der Verdrängereinrichtung 20 an das Zumessvolumen 210 des Steuerschiebers 106 wird erreicht, dass die quasi instantan aus dem zweiten Druckraum 12 des Ventils 2 heraus in den Steuerdruckraum 110 des Steuer-Schieberventils 100 hinein verdrängte Menge Druckmittel den Steuerschieber 106 quasi instantan um dessen Zumesshub 122 versetzt, so dass eine Ansprechverzögerung nicht bemerkbar ist.
• Konkret ist das von dem Ventil 2 angesteuerte Steuer-Schieberventil 100 durch ein Zumessvolumen 210 gekennzeichnet, das als das Produkt aus der Schieberdruckfläche 112 und dem Zumesshub 122 des Steuerschiebers 106 gegeben ist. Entsprechend ist das Ventil 2 durch das Hubvolumen der Verdrängereinrichtung 20 gekennzeichnet, das als das Produkt aus der den zweiten Druckraum 12 begrenzenden zweiten Druckfläche 24 und dem Hubweg 16 der Verdrängereinrichtung 20 gegeben ist. Erfindungsgemäß entspricht das Produkt aus der zweiten Druckfläche 24 und dem Hubweg 16, das heißt das Hubvolumen der Verdrängereinrichtung 20, zumindest näherungsweise, dem Produkt aus der Schieberdruckfläche 112 und dem Zumesshub 122 des Steuerschiebers 106, das heißt dem Zumessvolumen 210.
• Nach der quasi instantanen Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 und der einhergehenden Überwindung des Zumesshubs 122 des Steuerschiebers 106 durchströmt das Steuerdruckmittel unter der Wirkung des sich im ersten Druckraum 10 weiter aufbauenden Steuerdrucks das in der Verdrängereinrichtung 20 ausgebildete Drosselfunktionsventil 30, so dass erst nach der Überwindung des Zumesshubs 122 des Steuerschiebers 106 dessen gewünschte, in der ersten Durchströmungsrichtung 18 wirkende drosselnde Wirkung einsetzt.
• Wenn der im ersten Druckraum 10 anliegende Steuerdruck nachlässt, bewegt sich die Verdrängereinrichtung 20 wiederum quasi instantan in entgegengesetzter Richtung, das heißt in der der ersten Durchströmungsrichtung 18 entgegengesetzten Durchströmungsrichtung, bis sie wieder in ihre Ausgangsstellung gelangt, in der ihr dem ersten Druckraum 10 zugewandtes Ende an der ersten Anschlagfläche 54 anschlägt. Dann wird das Drosselfunktionsventil 30 in entgegengesetzter Durchströmungsrichtung, das heißt aus dem zweiten Druckraum 12 in Richtung zum ersten Druckraum 10 von Steuerdruckmittel durchströmt, und es setzt eine dieser Durchströmungsrichtung zugeordnete Wirkung des Drosselfunktionsventils 30 ein, die von dessen funktioneller Ausgestaltung abhängt. Mögliche funktionelle Ausgestaltungen des Drosselfunktionsventils 30 sind in den 2A, 3A und 4A gezeigt.
• In der in der 2A gezeigten Ausgestaltung ist das Drosselfunktionsventil 30 als Drosselrückschlagventil ausgebildet und umfasst zwei zwischen dem ersten und zweiten Arbeitsanschluss 30a und 30b schaltungstechnisch parallel zueinander angeordnete Durchlasswege. In dem ersten (in der 2A links gezeigten) Durchlassweg sind ein in der ersten Durchströmungsrichtung 18 öffnendes erstes Rückschlagventil 41 und eine damit in Reihe angeordnete (erste) Drosselstelle 40 ausgebildet. In dem zweiten (in der 2A rechts gezeigten) Durchlassweg ist ein in der zur ersten Durchströmungsrichtung 18 entgegengesetzten Durchströmungsrichtung öffnendes zweites Rückschlagventil 43 ausgebildet. Für die erste Durchströmungsrichtung 18 wirkt also der erste Durchlassweg mit der ersten Drosselstelle 40, während für die dazu entgegengesetzte Durchströmungsrichtung der zweite Durchlassweg im Wesentlichen keine drosselnde Wirkung entfaltet.
• In der in der 2B gezeigten Ausgestaltung ist das Drosselfunktionsventil 30 als Drosselventil mit zwei in unterschiedlichen Durchströmungsrichtungen verschieden wirkenden Drosselstellen 40, 42 ausgebildet und umfasst zwei zwischen dem ersten und zweiten Arbeitsanschluss 30a und 30b schaltungstechnisch parallel zueinander angeordnete Durchlasswege. In dem ersten (in der 2B links gezeigten) Durchlassweg sind ein in der ersten Durchströmungsrichtung 18 öffnendes erstes Rückschlagventil 41 und eine damit in Reihe angeordnete erste Drosselstelle 40 ausgebildet. In dem zweiten (in der 2B rechts gezeigten) Durchlassweg sind ein in der zur ersten Durchströmungsrichtung 18 entgegengesetzten Durchströmungsrichtung wirkendes zweites Rückschlagventil 43 und eine damit in Reihe angeordnete zweite Drosselstelle 42 ausgebildet. Für die erste Durchströmungsrichtung 18 wirkt also der erste Durchlassweg mit der ersten Drosselstelle 40, und für die dazu entgegengesetzte Durchströmungsrichtung wirkt der zweite Durchlassweg mit der zweiten Drosselstelle 42. Je nach Ausgestaltung kann die zweite Drosselstelle 42 eine stärkere oder eine schwächere drosselnde Wirkung als die erste Drosselstelle 40 entfalten.
• In der in der 2C gezeigten Ausgestaltung ist das Drosselfunktionsventil 30 einfach als Drosselventil mit einer zwischen dem ersten und zweiten Arbeitsanschluss 30a und 30b ausgebildeten Drosselstelle 40 ausgestaltet. Diese Drosselstelle 40 entfaltet für die erste Durchströmungsrichtung 18 und die dazu entgegengesetzte Durchströmungsrichtung im Wesentlichen die gleiche drosselnde Wirkung.
• Die 3 veranschaulicht das Bedämpfungsverhalten eines herkömmlichen Ventils in der Ausgestaltung der 2A im Zusammenwirken mit einem Steuer-Schieberventil 100 für den Fall, dass das Drosselfunktionsventil stationär, das heißt nicht linear beweglich, in dem Ventil ausgebildet ist. Konkret zeigt die 3 die durch das herkömmliche Ventil bewirkte Bedämpfung D (drosselnde Wirkung) des Steuer-Schieberventils 100 als Funktion des Steuerdruckmittelvolumens V für einen Steuerzyklus. Hierbei ist mit Steuerdruckmittelvolumen V die als Volumen ausgedrückte Menge Steuerdruckmittel gemeint, die in den Steuerdruckraum beschickt bzw. daraus entlassen wird. Der Steuerzyklus umfasst einen ersten Teilzyklus mit einem Aufbau des Steuerdruckmitteldrucks (und entsprechender Beschickung des Steuerdruckraums mit Steuerdruckmittel bzw. Zunahme des Steuerdruckmittelvolumens V) und einen sich daran anschließenden zweiten Teilzyklus mit einem Abbau des Steuerdruckmitteldrucks (und entsprechender Entlassung von Steuerdruckmittel aus dem Steuerdruckraum bzw. Abnahme des Steuerdruckmittelvolumens).
• Im ersten Teilzyklus wird die im ersten Durchlassweg des Drosselrückschlagventils aus der 2A angeordnete Drosselstelle 40 unmittelbar mit Einsetzen des Steuerdruckaufbaus von Steuerdruckmittel durchströmt und entfaltet während des ersten Teilzyklus durchgehend ihre drosselnde Wirkung. Dies ist in der 3 schematisch als konstante erste Bedämpfung D_Q dargestellt. Dabei bewegt sich der Steuerschieber unter der Wirkung des in den Steuerdruckraum einströmenden Steuerdruckmittels (das heißt mit zunehmendem Steuerdruckmittelvolumen V) – und durch die drosselnde Wirkung der Drosselstelle 40 – verhältnismäßig langsam aus seiner Sperrstellung heraus über seinen Zumesshub (entsprechend seinem Zumessvolumen V_T) hinweg bis zu seinem Vollhub (entsprechend seinem Vollhubvolumen V_max). In dem sich anschließenden zweiten Teilzyklus, wenn der Steuerdruckabbau einsetzt, kehrt die Durchströmungsrichtung im Drosselrückschlagventil um. Dabei verschließt das Rückschlagventil 41 den ersten Durchlassweg, so dass die Drosselstelle 40 keine drosselnde Wirkung entfaltet. Gleichzeitig öffnet das im zweiten Durchlass angeordnete Rückschlagventil 43 und gibt den zweiten Durchlassweg frei, so dass im zweiten Teilzyklus während der Steuerdruckabnahme durchgängig keine drosselnde Wirkung entfaltet wird. Dies ist in der 2B als konstante ungedrosselte Bedämpfung D₀ dargestellt.
• Im Gegensatz dazu veranschaulicht die 4, in analoger Darstellung wie die 3, das Bedämpfungsverhalten ein erfindungsgemäßes Ventil 2 mit einem in der linear beweglichen Verdrängereinrichtung 20 ausgebildeten Drosselfunktionsventil 30 in der Ausgestaltung der 2A im Zusammenwirken mit einem Steuer-Schieberventil 100.
• Im ersten Teilzyklus beginnt die oben beschriebene, lineare, quasi instantane Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 aus ihrer Ausgangsstellung und die dadurch bewirkte quasi instantane Beschickung des Steuerdruckraums mit Steuerdruckmittel unmittelbar mit dem Einsetzen des Steuerdruckaufbaus, und zwar bis die lineare Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 beendet bzw. der Zumesshub 122 bzw. das Zumessvolumen V_T des Steuerschiebers 106 überwunden ist. Während dieser quasi instantanen Bewegung der Verdrängereinrichtung 20 entfaltet das Drosselfunktionsventil 30 aus der 2A keine drosselnde Wirkung. Dies ist in der 4 als konstante ungedrosselte Bedämpfung D₀ bis zum Erreichen des Zumessvolumens V_T dargestellt. Bei weiterem Aufbau des Steuermitteldrucks, das heißt bei weiterer Zunahme des Steuerdruckmittelvolumens V, bis zum Erreichen des Vollhubvolumens V_max, wird die im ersten Durchlassweg angeordnete Drosselstelle 40 des Drosselfunktionsventils 30 von Steuerdruckmittel durchströmt und entfaltet ihre drosselnde Wirkung. Dies ist in der 4 schematisch als im Bereich vom Zumessvolumen V_T bis zum Vollhubvolumen V_max wirkende erste Bedämpfung D_Q dargestellt. In dem sich anschließenden zweiten Teilzyklus, wenn der Steuerdruckabbau einsetzt, kehrt sich die Durchströmungsrichtung in dem Ventil 2 um. Dabei bewegt sich die Verdrängereinrichtung 20 in entgegengesetzter Richtung zurück in ihre Ausgangsstellung, dann schließt das im ersten Durchlassweg angeordnete erste Rückschlagventil 41, so dass die erste Drosselstelle 40 keine drosselnde Wirkung entfaltet. Gleichzeitig öffnet das im zweiten Durchlassweg angeordnete Rückschlagventil 43 und gibt den zweiten Durchlassweg frei. Infolgedessen wird im zweiten Teilzyklus während der Steuerdruckabnahme durchgehend keine drosselnde Wirkung entfaltet. Dies ist in der 4 als im gesamten überstrichenen Bereich des Steuerdruckmittelvolumens V konstante ungedrosselte Bedämpfung D₀ dargestellt.
• In der in der 5 gezeigten ersten Ausführungsform weist das Ventil 2 die Merkmale des schematisch in der 1B gezeigten Ventils 2 auf, die oben mit Verweis auf die 1B beschrieben sind. Konkret umfasst das in der 5 gezeigte Ventil 2 ein Ventilgehäuse 4, das einen Innenraum 6 umgibt und eine Längsachse 8 aufweist, eine Verdrängereinrichtung 20, die in dem Innenraum 6 aus einer vorpositionierbaren Ausgangsstellung, in der der das Volumen des ersten Druckraums 10 minimal ist, in Richtung der Längsachse 8 entlang eines Hubwegs 16 mit einer vorbestimmten Hublänge in einer ersten Druckmittelströmungsrichtung 18 linear bewegbar ist und in dem Innenraum 6 einen ersten Druckraum 10 von einem zweiten Druckraum 12 abteilt, eine erste und eine zweite Anschlagfläche 54 und 56, die im Innenraum 6 mit einem entlang der Längsachse 8 vorbestimmten Abstand 58 zueinander ausgebildet sind, wobei der Hubweg 16 durch diesen Abstand 58 abzüglich einer entlang der Längsachse gemessenen Kolbenlänge 26 der Verdrängereinrichtung 20 definiert ist, ein erstes Federelement 14, das dazu ausgebildet ist, die Verdrängereinrichtung 20 in ihrer durch die erste Anschlagfläche 54 definierten Ausgangsstellung vorzupositionieren, und ein in der Verdrängereinrichtung 20 ausgebildetes Drosselfunktionsventil 30, das eine erste Drosselstelle 40 aufweist, die für die von dem ersten Druckraum 10 durch die erste Drosselstelle 40 in den zweiten Druckraum 12 gerichtete, erste Druckmittelströmungsrichtung 18 wirksam ist und für die dazu entgegengesetzte Druckmittelströmungsrichtung im Wesentlichen nicht drosselnd wirkt. Dabei sind der erste Druckraum 10 und der zweite Druckraum 12 im Wesentlichen nur über das Drosselfunktionsventil 30 miteinander in Druckmittelaustauschverbindung.
• Wie in der 5 gezeigt, hat die Verdrängereinrichtung 20 eine in der Längsrichtung 8 gemessene Kolbenlänge 26 und umfasst einen Kolbeninnenraum 28. Darin ist das Drosselfunktionsventil 30 als Drosselrückschlagventil, das heißt mit dem in der 2A gezeigten funktionellen Aufbau, ausgebildet. Das Drosselfunktionsventil 30 umfasst einen in der Verdrängereinrichtung 20 ausgebildeten Ventilsitz 32, einen Ventilkörper 34, ein zweites Federelement 44 und eine Hülse 48. Der Ventilkörper 34 ist in dem Kolbeninnenraum 28 in der Richtung der Längsachse 8 bewegbar geführt und umfasst eine im Wesentlichen zylinderförmige Wand, die einen Ventilkörperinnenraum umgibt, und einen Ventilkegel 36, der an der Wand angesetzt ist, der mit dem Ventilsitz 32 zusammenwirkt und in dem eine Längskerbe 38 ausgebildet ist. Die Wand umfasst einen dickeren zylinderförmigen Abschnitt, der an einer zylinderförmigen Innenwand des Kolbeninnenraums 28 anliegt und so entlang dieser Innenwand linear axial verschiebbar ist, und einen dünneren zylinderförmigen Abschnitt, der an den Ventilkegel 36 angrenzt, der von einer Querbohrung 35 durchsetzt ist und der zwischen sich und der Innenwand des Kolbeninnenraums 28 einen zylinderförmigen Ringraum begrenzt.
• Das zweite Federelement 44 ist in dem Kolbeninnenraum 28 angeordnet und dazu ausgebildet ist, den Ventilkörper 34 in der ersten Druckmittelströmungsrichtung 18 gegen den Ventilsitz 32 vorzuspannen. Die Hülse 48 ist in der dem ersten Druckraum 10 zugewandten ersten Druckfläche 22 der Verdrängereinrichtung 20 in den Kolbeninnenraum 28 eingeschraubt und in Längsrichtung von einem Kanal durchsetzt. Dieser Kanal ist in Druckmittelkommunikation mit dem Ventilkörperinnenraum. Die Hülse 48 hat ein Außengewinde 50, das in ein dazu komplementäres, in der Innenwand des Kolbeninnenraums 28 ausgebildetes Innengewinde 52 eingeschraubt ist. Das zweite Federelement 44 stützt sich mit seinem einen (in der 5 linken) Ende an einer ersten Abstützfläche 44a, die an der dem Ventilkörper 34 zugewandten Seite der Hülse 48 ausgebildet ist, und mit seinem anderen (in der 5 rechten) Ende an einer zweiten Abstützfläche 44b, die an der der Hülse 48 zugewandten Seite des Ventilkörpers 34 ausgebildet ist, ab. Das zweite Federelement 44 ist zwischen der Hülse 48 und dem Ventilkörper 34 zusammengedrückt und in Vorspannung angeordnet, so dass der Ventilkörper 34 in der Richtung zum und in den Ventilsitz 32 hinein vorgespannt ist und im drucklosen Zustand gegen den Ventilsitz 32, ausgenommen im Bereich der Längskerbe 38, abdichtet. Die Drosselstelle 40 des Drosselrückschlagventils (Drosselfunktionsventils 30) ist in der Form der im Ventilkegel 36 ausgebildeten Längskerbe 38 ausgebildet.
• Zum Einbau des Drosselfunktionsventils 30 in die Verdrängereinrichtung 20 wird zunächst der Ventilkörper 34 mit dem Ventilkegel 36 voran in den Kolbeninnenraum 28 (und zwar in der 5 von links nach rechts) eingeführt, bis der Ventilkegel 36 an dem Ventilsitz 32 anliegt. Dann wird das zweite Federelement 44 eingeführt. Schließlich wird die Hülse 48 eingeführt und über ihr Außengewinde 50 in dem komplementären Innengewinde 52 in der Innenwand in dem Kolbeninnenraum 28 eingeschraubt.
• Wenn die Verdrängereinrichtung 20 in der ersten Durchströmungsrichtung 18 von Steuerdruckmittel durchströmt wird, sitzt der Ventilkegel 36 in dem Ventilsitz 32, wobei das Steuerdruckmittel aus dem ersten Druckraum 10 durch die Längskerbe 38, die als Drosselstelle 40 wirkt, hindurch in den zweiten Druckraum 12 strömt. Wenn die Verdrängereinrichtung 20 in der zur ersten Durchströmungsrichtung 18 entgegengesetzten Durchströmungsrichtung von Steuerdruckmittel durchströmt wird, wird der Ventilkörper 34 gegen die elastische Vorspannkraft des zweiten Federelements 44 gedrückt, wobei der Ventilkegel 36 sich aus dem Ventilsitz 32 löst und zwischen dem Ventilsitz 32 und dem Ventilkegel 36 einen Ringspalt freigibt. Das Steuerdruckmittel strömt dabei aus dem zweiten Druckraum 12 durch diesen Ringspalt hindurch, in den zylinderförmigen Ringraum, durch die Querbohrung 35 in den Ventilkörperinnenraum des Ventilkörpers 34, und weiter durch den die Hülse 48 durchsetzenden Kanal in den ersten Druckraum 10.
• Das Ventilgehäuse 4 umfasst ein erstes Gehäuseteil 62 und ein gesondertes zweites Gehäuseteil 72, das mit dem ersten Gehäuseteil 62 unmittelbar verschraubt ist. Das erste Gehäuseteil 62 umgibt den ersten Anschlusskanal 2a, den ersten Druckraum 10, die Verdrängereinrichtung 20 und einen Abschnitt des zweiten Druckraums 12. Am Ende dieses Abschnitts ist in der Innenwand des ersten Gehäuseteils 62 ein Innengewinde 64 ausgebildet. Das zweite Gehäuseteil 72 umgibt den zweiten Anschlusskanal 2b und den übrigen Abschnitt des zweiten Druckraums 12. In Bereich dieses Abschnitts ist in der Außenwand des zweiten Gehäuseteils 72 ein zu dem Innengewinde 64 komplementäres Außengewinde 68 ausgebildet. Dieses Außengewinde 68 greift in das Innengewinde 64 ein und über die eingreifenden Gewinde 64 und 68 ist das zweite Gehäuseteil 72 mit dem ersten Gehäuseteil 62 verschraubt. An der Außenwand des zweiten Gehäuseteils 72 ist eine Ringschulter 70 ausgebildet, in deren ringförmiger Stirnfläche eine Nut 72 geformt ist. In dieser Nut ist ein erster Dichtring 74 eingelegt, der beim Zusammenschrauben des ersten und zweiten Gehäuseteils 62, 72 gegen eine ringförmige Stirnwand des ersten Gehäuseteils 62 angedrückt wird und eine Druckabdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 62 und 72 herstellt.
• In das erste Gehäuseteil 62 ist eine koaxiale Bohrung 60, in der die Verdrängereinrichtung 20 axial verschiebbar geführt ist. Am distalen Ende dieser Bohrung 60 ist die erste Anschlagfläche 54 ausgebildet, gegen die die Verdrängereinrichtung 20 mittels des ersten Federelements 14 vorpositionierbar ist und an der das hülsenseitige Ende der Verdrängereinrichtung 20 in ihrer Ausgangsstellung für die quasi instantane Bewegung anliegt. Beim axialen Ende des Außengewindes 68 hat das zweite Gehäuseteil 72 eine ringförmige Stirnfläche, die die zweite Anschlagfläche 56 ausgebildet, die dazu dient, die Hublänge 16 für die Verdrängereinrichtung 20 zu begrenzen. Im zusammengeschraubten Zustand des Ventilgehäuses 4 ist die zweite Anschlagfläche 56 um den Abstand 58 axial versetzt zu der ersten Anschlagfläche 54 angeordnet. Wie in der 5 zu sehen, ist Hublänge 16 festgelegt durch den axialen Abstand 58 zwischen der ersten und der zweiten Anschlagfläche 54 und 56, abzüglich der Kolbenlänge 26 der Verdrängereinrichtung 20.
• Das erste Federelement 14 ist in dem zweiten Druckraum 12 angeordnet. Es stützt sich mit seinem einen (in der 5 linken) Ende an einer ersten Abstützfläche 14a, die in der den zweiten Druckraum 12 begrenzenden zweiten Druckfläche 24 ausgebildet ist, und seinem anderen (in der 5 rechten) Ende an einer zweiten Abstützfläche 14b, die im zweiten Gehäuseteil 72 als Ringschulter ausgebildet ist, ab.
• An dem zylinderwandförmigen Endabschnitt des ersten Gehäuseteils 62, der den ersten Anschlusskanal 2a umgibt, ist ein erstes Anschlussgewinde 80 (in der 5 beispielhaft als Außengewinde gezeigt) ausgebildet. Ferner ist dort eine Ringschulter mit einer umlaufenden Nut ausgebildet, in der ein zweiter Dichtring 84 eingelegt ist. Das erste Anschlussgewinde 80 dient zum Anschließen eines Hydraulikschlauchs oder einer Hydraulikleitung, oder zum Verbinden (Anschrauben) des Ventils 2 an einer Gehäusewand eines anderen Bauteils, in welchem Fall der zweite Dichtring 84 eine Abdichtung zu der Gehäusewand herstellt. Für analoge Zwecke ist an dem zylinderwandförmigen Endabschnitt des zweiten Gehäuseteils 72, der den zweiten Anschlusskanal 2b umgibt, ist ein zweites Anschlussgewinde 82 (in der 5 beispielhaft als Außengewinde gezeigt) ausgebildet. Die Anschlussgewinde 80 bzw. 82 können je nach Anschlussvorgabe als Innen- oder als Außengewinde ausgebildet sein. Sie ermöglichen den Einbau des Ventils 2 in einen Hydraulikschlauch oder eine Hydraulikleitung.
• Im Gegensatz zu der in der 1A gezeigten Zusammenschaltung eines Ventils 2 mit einem Steuer-Schieberventil 100 ist bei den in den 6 und 7 gezeigten Zusammenschaltungen das Steuer-Schieberventil 100 modifiziert ausgestaltet und jeweils mit zwei Ventilen 2, 2' zusammengeschaltet. Bei den in den 6 und 7 gezeigten Zusammenschaltungen enthält das Steuer-Schieberventil 100 einen ersten Steuerdruckraum 110 und einen zweiten Steuerdruckraum 114, die in den axial entgegengesetzten Endabschnitten des Steuer-Schieberventil 100 ausgebildet sind, und die von einem Steuerschieber 106 abgeteilt sind. Der Steuerschieber 106 hat an seinem einen Ende eine erste Steuerdruckfläche 112, die den ersten Steuerdruckraum 110 begrenzt, und an seinem entgegengesetzten Ende eine zweite Steuerdruckfläche 116, die den ersten Steuerdruckraum 110 begrenzt. Daher kann der Steuerschieber 106 wahlweise durch Steuerdruckbeaufschlagung des ersten Steuerdruckraum 110 in einer ersten Längsrichtung (in der 8 von links nach rechts) oder durch Steuerdruckbeaufschlagung des zweiten Steuerdruckraum 114 in einer entgegen gesetzten Längsrichtung (in der 8 von rechts nach links) versetzt werden. Wenn der erste und der zweite Steuerdruckraum 110 und 114 mit einem gleichen Steuerdruck beaufschlagt werden, ist der Steuerschieber 106 druckzentriert in seiner Sperrstellung. In der Außenmantelfläche 140 des Steuerschiebers 106 sind eine umlaufende Pumpenzulaufnut 142, eine umlaufende erste Verbraucherablaufnut 144, eine umlaufende zweite Verbraucherablaufnut 146, eine in die erste Verbraucherablaufnut 144 mündende erste Steuerkerbe 150 mit einem Kerbenende 152, und eine in die zweite Verbraucherablaufnut 146 mündende zweite Steuerkerbe 154 mit einem Kerbenende 156 ausgebildet.
• In der Sperrstellung des Steuerschiebers 106 steht die Pumpenzulaufnut 142 einer in der Innenwand der Bohrung 148 ausgebildeten Pumpendruckringnut 135, in die eine Pumpendruckleitung 134 mündet, gegenüber. Wird nun der erste Steuerdruckraum 110 mit Steuerdruckmittel beschickt, so wird der Steuerschieber 106 aus seiner Sperrstellung in der Richtung zum zweiten Steuerdruckraum 114 versetzt. Dabei nähert sich die erste Steuerkerbe 150 der Pumpendruckringnut 135 an, bis ein dem ersten Kerbenende 152 zugeordneter erster Zumesshub 122 überwunden ist und durch die erste Steuerkerbe 150 eine Druckmittelverbindung von der Pumpendruckleitung 134 durch die erste Verbraucherablaufnut 144 in eine erste Verbraucherzuleitung 136 hergestellt wird. Im zweiten Steuerdruckraum 114 ist ein erster Endanschlag 130 ausgebildet, der den maximalen Hub des Steuerschiebers 106 in dieser (bezüglich der Sperrstellung) ersten Versetzungsrichtung begrenzt.
• Wird umgekehrt der zweite Steuerdruckraum 114 mit Steuerdruckmittel beschickt, so wird der Steuerschieber 106 aus seiner Sperrstellung in der Richtung zum ersten Steuerdruckraum 110 versetzt. Dabei nähert sich die zweite Steuerkerbe 154 der Pumpendruckringnut 135 an, bis ein dem zweiten Kerbenende 156 zugeordneter zweiter Zumesshub 124 überwunden ist und durch die zweite Steuerkerbe 154 eine Druckmittelverbindung von der Pumpendruckleitung 134 durch die zweite Verbraucherablaufnut 146 in eine zweite Verbraucherzuleitung 138 hergestellt wird. Im ersten Steuerdruckraum 110 ist ein zweiter Endanschlag 132 ausgebildet, der den maximalen Hub des Steuerschiebers 106 in dieser (bezüglich der Sperrstellung) zweiten Versetzungsrichtung begrenzt.
• In der in der 6 gezeigten Zusammenschaltung ist ein erstes Ventil 2 an den ersten Steuerdruckraum 110 so angeschlossen, dass dessen zweiter Druckraum 12 in Steuerdruckmittelverbindung mit dem ersten Steuerdruckraum 110 ist, und dass der erste Steuerdruckraum 110 über das erste Ventil 2 mit Steuerdruckmittel beschickbar ist. Entsprechend ist ein zweites Ventil 2' an den zweiten Steuerdruckraum 114 so angeschlossen, dass dessen zweiter Druckraum 12' in Steuerdruckmittelverbindung mit dem zweiten Steuerdruckraum 114 ist, und dass der zweite Steuerdruckraum 114 über das zweite Ventil 2' mit Steuerdruckmittel beschickbar ist.
• Zur Ansteuerung der Versetzung des Steuerschiebers 106 in der ersten Versetzungsrichtung (in der 6 von links nach rechts) wird der erste Steuerdruckraum 110 über das erste Ventil 2 mit Steuerdruckmittel beschickt und gleichzeitig Steuerdruckmittel aus dem zweiten Steuerdruckraum 114 über das zweite Ventil 2' entlassen. Dabei wird das erste Ventil 2 in seiner ersten Durchströmungsrichtung 18, in der die erfindungsgemäße quasi instantane Bewegbarkeit seiner Verdrängereinrichtung 20 wirkt, und das zweite Ventil 2' in der zu seiner ersten Durchströmungsrichtung 18 entgegengesetzten Durchströmungsrichtung von dem Steuerdruckmittel durchströmt. Umgekehrt wird zur Ansteuerung der Versetzung des Steuerschiebers 106 in der zweiten Versetzungsrichtung (in der 6 von rechts nach links) der zweite Steuerdruckraum 114 über das zweite Ventil 2' mit Steuerdruckmittel beschickt und gleichzeitig Steuerdruckmittel aus dem ersten Steuerdruckraum 110 über das erste Ventil 2 entlassen. Dabei wird das zweite Ventil 2' in seiner ersten Durchströmungsrichtung 18, in der die erfindungsgemäße quasi instantane Bewegbarkeit seiner Verdrängereinrichtung 20 wirkt, und das erste Ventil 2 in der zu seiner ersten Durchströmungsrichtung 18 entgegengesetzten Durchströmungsrichtung von dem Steuerdruckmittel durchströmt. In der in der 6 gezeigten Zusammenschaltung wird das jeweils einen Steuerdruckraum beschickende Ventil in sogenannter Zulaufsteuerung betrieben.
• Bei der in der 7 gezeigten Zusammenschaltung ist ein erstes Ventil 2 an den ersten Steuerdruckraum 110 so angeschlossen, dass dessen erster Druckraum 12 in Steuerdruckmittelverbindung mit dem ersten Steuerdruckraum 110 ist, und dass der erste Steuerdruckraum 110 über das erste Ventil 2 mit Steuerdruckmittel beschickbar ist. Entsprechend ist ein zweites Ventil 2' an den zweiten Steuerdruckraum 114 so angeschlossen, dass dessen zweiter Druckraum 12' in Steuerdruckmittelverbindung mit dem zweiten Steuerdruckraum 114 ist, und dass der zweite Steuerdruckraum 114 über das zweite Ventil 2' mit Steuerdruckmittel beschickbar ist. Die Steuerfunktionalität der in der 7 gezeigten Zusammenschaltung entspricht der der in der 6 gezeigten Zusammenschaltung, außer dass das jeweils einen Steuerdruckraum beschickende Ventil in sogenannter Ablaufsteuerung betrieben wird.
• Die in der 8 gezeigte, zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils 2 hat prinzipiell und funktionell einen vergleichbaren Aufbau wie die in der 5 gezeigte, erste Ausführungsform. Sie unterscheidet sich jedoch unter anderem durch die Konstruktion bzw. Ausgestaltung des Ventilgehäuses 4 und die damit erzielbaren Anschluss- und/oder Einbaumöglichkeiten des Ventils 2. In der zweiten Ausführungsform umfasst das Ventilgehäuse 4 ein im Wesentlichen topfförmiges erstes Gehäuseteil 86, ein im Wesentlichen topfförmiges zweites Gehäuseteil 96 und ein axial zwischen diesen angeordnetes Hülsenteil 90, über das das erste und das zweite Gehäuseteil 86 und 96 mittelbar zusammengeschraubt sind.
• Wie in der in der 5 gezeigten ersten Ausführungsform enthält in der in der 8 gezeigten zweiten Ausführungsform das erste Gehäuseteil 86 den ersten Druckraum und die in der Längsrichtung 8 verschiebbare Verdrängereinrichtung 20, und ist in der Verdrängereinrichtung 20 in Ausgestaltung des Drosselfunktionsventils 30 ein Drosselrückschlagventil mit dem in der 2A gezeigten funktionellen Aufbau und im Wesentlichen dem in der 5 gezeigten konstruktiven Aufbau angeordnet.
• Das Hülsenteil 90 hat an seinem dem ersten Gehäuseteil 86 zugewandten Ende ein erstes Außengewinde 92 und an seinem dem zweiten Gehäuseteil 96 zugewandten Ende ein zweites Außengewinde 94. Das erste Gehäuseteil 86 hat seinem dem Hülsenteil 90 zugewandten Ende ein Innengewinde 88, das komplementär zu dem ersten Außengewinde 92 ist und in das das erste Außengewinde 92 eingeschraubt werden kann. Das zweite Gehäuseteil 96 hat eine zylinderförmige Innenwand, in der ein Innengewinde 98 ausgebildet ist, das komplementär zu dem zweiten Außengewinde 94 ist und in das das zweite Außengewinde 94 eingeschraubt werden kann. Das Hülsenteil 90 kann eine Öffnung in einer Gehäusewand eines anderen Bauteils so durchsetzen, wie in der 8 gezeigt, wobei das angeschraubte erste Gehäuseteil 86 in einem Innenraum und das angeschraubte zweite Gehäuseteil 96 in einem Außenraum des anderen Bauteils angeordnet ist. Die den ersten Anschlusskanal 2a enthaltende, erste Stirnfläche 76 kann als Anschlagfläche (Endanschlag) für eine Schieberdruckfläche 112 eines Steuerschieber 106 dienen und ausgebildet sein. Das Hülsenteil 90 und mithin das Ventil 2 gemäß der zweiten Ausführungsform können jedoch auch in entgegengesetzter Einbaurichtung an einer Gehäusewand eines anderen Bauteils montiert sein, wobei dass das angeschraubte erste Gehäuseteil 86 in einem Außenraum und das angeschraubte zweite Gehäuseteil 96 in einem Innenraum des anderen Bauteils angeordnet ist.
• Bezugszeichenliste

2

Ventil

2a

erster Anschlusskanal

2b

zweiter Anschlusskanal

4

Ventilgehäuse

6

Innenraum

8

Längsrichtung

10

erster Druckraum

12

zweiter Druckraum

14

erstes Federelement

14a

erste Abstützfläche

14b

zweite Abstützfläche

16

Hubweg

18

erste Druckmittelströmungsrichtung

20

Verdrängereinrichtung

22

erste Druckfläche

24

zweite Druckfläche

26

Kolbenlänge

28

Kolbeninnenraum

30

Drosselfunktionsventil

30a

erster Arbeitsanschluss

30b

zweiter Arbeitsanschluss

32

Ventilsitz

34

Ventilkörper

35

Querbohrung

36

Ventilkegel

38

Längskerbe

40

erste Drosselstelle

41

erstes Rückschlagventil

42

zweite Drosselstelle

43

zweites Rückschlagventil

44

zweites Federelement

44a

erste Abstützfläche

44b

zweite Abstützfläche

46

Außenmantelfläche

48

Hülse

50

Außengewinde

52

Innengewinde

54

erste Anschlagfläche

56

zweite Anschlagfläche

58

Abstand

60

Bohrung

62

erstes Gehäuseteil

64

Innengewinde

66

zweites Gehäuseteil

68

Außengewinde

70

Ringschulter

72

Nut

74

erster Dichtring

76

erste Stirnfläche

78

zweite Stirnfläche

80

erstes Anschlussgewinde

82

zweites Anschlussgewinde

84

zweiter Dichtring

86

erstes Gehäuseteil

88

Innengewinde

90

Hülsenteil

92

erstes Außengewinde

94

zweites Außengewinde

96

zweites Gehäuseteil

98

Innengewinde

99

Dichtring

100

Zumessblende, Steuer-Schieberventil

102

Gehäuse

104

Gehäuseinnenraum

106

Steuerschieber

108

Schieberachse

110

erster Steuerdruckraum

112

erste Schieberdruckfläche

114

zweiter Steuerdruckraum

116

zweite Schieberdruckfläche

118

Steuerschieberfederelement

120

Sperrstellung

122

erster Zumesshub

124

zweiter Zumesshub

126

erster Zumessvollhub

128

zweiter Zumessvollhub

130

erster Endanschlag

132

zweiter Endanschlag

134

Pumpendruckleitung

135

Pumpendruckringnut

136

erste Verbraucherzuleitung

137

erste Verbraucherdruckringnut

138

zweite Verbraucherzuleitung

139

zweite Verbraucherdruckringnut

140

Außenmantelfläche

142

Pumpenzulaufnut

144

erste Verbraucherablaufnut

146

zweite Verbraucherablaufnut

148

Bohrung

150

erste Steuerkerbe

152

Kerbenende

154

zweite Steuerkerbe

156

Kerbenende

D

Bedämpfung

D_Q

erste Bedämpfung

D₀

ungedrosselte Bedämpfung

V

Steuerdruckmittelvolumen

V_T

Zumessvolumen

V_max

Vollhubvolumen

Claims (14)

1. Ventil (2), insbesondere zum hydraulischen Ansteuern einer Verstellbewegung eines Steuerschiebers (106) einer hydraulisch verstellbaren Zumessblende (100), über die ein hydraulischer Verbrauchers mit Druckmittel versorgbar ist, mit einem Ventilgehäuse (4), das einen sich axial erstreckenden Innenraum (6) aufweist, gekennzeichnet durch eine Verdrängereinrichtung (20), die im Innenraum (6) entlang eines Hubwegs (16) axial bewegbar ist, die im Innenraum (6) einen ersten und einen zweiten Druckraum (10, 12) abteilt und die eine Drosseleinrichtung (40) aufweist, über die der erste Druckraum (10) mit dem zweiten Druckraum (12) in Druckmittelverbindung bringbar ist und die so ausgebildet ist, dass für zumindest eine Hubrichtung der Verdrängereinrichtung (20) und über den gesamten Hubweg (16) der Verdrängereinrichtung (20) ein Druckmittelaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum (10, 12) ausschließlich über die eine Drosseleinrichtung (40) erfolgt.
2. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Zumessblende (100) eine Sperrstellung und eine erste Durchflussstellung aufweist, mit der die Zumessblende (100) einen Öffnungsquerschnitt freigibt, wobei über den Steuerschieber (106) Steuerdruckraum (110, 114) begrenzt ist, der mit einem Zumessvolumen (V_T) zu beschicken ist, um die Zumessblende (100) aus der Sperrstellung in die erste Durchflussstellung zu verstellen, wobei die Verdrängungseinrichtung (20) ein dem Hubweg (16) zugeordnetes Verdrängungsvolumen hat, das so bemessen ist, dass es nicht größer als das Zumessvolumen (V_T) der Zumessblende (100) ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, mit einem ersten Federelement (14), über das die Verdrängereinrichtung (20) in einer Ausgangsstellung, in der das Volumen eines der Drückräume (10) minimal ist, vorzupositionieren.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die eine Drosseleinrichtung (40) in einem vom ersten Druckraum (10) hin zum zweiten Druckraum (12) gerichteten Druckmittelströmungspfad wirksam ist.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verdrängereinrichtung (20) ein Sitzventil (41) aufweist, das mit der einen Drosseleinrichtung (40) fluidisch in Reihe angeordnet ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, wobei die Verdrängereinrichtung (20) ein weiteres Sitzventil (43) aufweist, das mit der einen Drosseleinrichtung (40) fluidisch parallel angeordnet ist, wobei Öffnungsrichtungen bzw. Schließrichtungen der Sitzventile (41, 43) einander entgegengerichtet sind.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verdrängereinrichtung (20) eine weitere Drosseleinrichtung (42) aufweist, die in einem Druckmittelströmungspfad wirksam ist, der zu dem Druckmittelströmungspfad, in dem die eine Drosseleinrichtung (40) wirksam ist, entgegengerichtet ist.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Sitzventil (41, 43) in einem sich axial erstreckenden Innenraum (28) der Verdrängereinrichtung (20) über einen Ventilsitz (32) und einen im Innenraum (28) axial bewegbaren Ventilkörper (34), der mit dem Ventilsitz (32) zusammenwirken kann, ausgebildet ist, und wobei eine mit dem dem Sitzventil (41, 43) fluidisch in Reihe angeordnete Drosseleinrichtung (40, 42) über eine Kerbe (38) oder eine Abflachung am Ventilkörper (34) oder am Ventilsitz (32) ausgebildet ist.
9. Ventil nach Anspruch 8, mit einem zweiten Federelement (44), über das der Ventilkörper (34) gegen den Ventilsitz (32) vorspannbar ist.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Verdrängereinrichtung (20) eine Außenmantelfläche und das Ventilgehäuse (4) eine dazu komplementäre Innenmantelfläche aufweist, deren Toleranzlage so ausgebildet ist, dass bei einem Hub der Verdrängereinrichtung (20) ein Druckmittelaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum (10, 12) über einen Spalt zwischen der Außenmantelfläche und der Innenmantelfläche unterbunden ist.
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Ventilgehäuse (4) ein erstes und ein zweites Gehäuseteil (62, 72; 86, 96) hat, wobei das erste Gehäuseteil (62; 86) mit dem zweiten Gehäuseteil (72; 96) unmittelbar oder mittelbar miteinander verschraubt ist.
12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei über einen Außenflächenabschnitt des Ventilgehäuses (4) ein Endanschlag für den Steuerschieber (106) ausgebildet ist.
13. Hydraulische Anordnung mit einer hydraulisch verstellbaren Zumessblende (100), über die ein hydraulischer Verbraucher mit Druckmittel versorgbar ist, die eine Sperrstellung und eine erste Durchflussstellung hat, bei der sie einen Öffnungsquerschnitt freigibt, und die ein Gehäuse (102) mit einem Gehäuseinnenraum (104) und darin einen hydraulisch verstellbaren Steuerschieber (106) aufweist, der in dem Gehäuseinnenraum (104) einen Steuerdruckraum (110, 114) begrenzt, gekennzeichnet durch ein Ventil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dessen erster oder zweiter Druckraum (10, 12) in Druckmittelverbindung mit dem Steuerdruckraum (110, 114) ist.
14. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumessblende als Steuerschieberventil (100) ausgebildet ist, wobei der Steuerschieber (106) in dem Gehäuseinnenraum (104) einen ersten und einen zweiten Steuerdruckraum (110, 114) abteilt und zwischen diesen (110, 114) in einer Sperrstellung vorpositionierbar ist, und dass entweder ein erstes Ventil (2) mit seinem zweiten Druckraum (12) in Druckmittelkommunikation mit dem ersten Steuerdruckraum (110) und ein zweites Ventil (2') mit seinem zweiten Druckraum (12') in Druckmittelkommunikation mit dem zweiten Steuerdruckraum (114) ist, oder dass ein erstes Ventil (2) mit seinem ersten Druckraum (10) in Druckmittelkommunikation mit dem ersten Steuerdruckraum (110) und ein zweites Ventil (2') mit seinem ersten Druckraum (10') in Druckmittelkommunikation mit dem zweiten Steuerdruckraum (114) ist.

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