DE102014226623A1 - Druckbegrenzungsventil und damit ausgestattete hydraulische Maschine - Google Patents

Druckbegrenzungsventil und damit ausgestattete hydraulische Maschine Download PDF

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Abstract

Offenbart ist ein direktgesteuertes Druckbegrenzungsventil für eine Hydraulikmaschine, das ein ortsfestes Gehäuse mit einer axialen Ventilbohrung, einer radialen Drucköffnung und mit einer radialen Tanköffnung aufweist. In der Ventilbohrung ist ein durch eine Betätigungseinrichtung betätigbarer Ventilkolben axialverschiebbar geführt und die radiale Drucköffnung sowie die radiale Tanköffnung sind in Abhängigkeit der Ventilkolbenlängsstellung stufenlos fluidisch miteinander verbindbar und/oder fluidisch voneinander abtrennbar. Erfindungsgemäß weist der Ventilkolben eine erste Druckaufnahmefläche und eine dieser axial gegenüberliegend angeordnete, zweite Druckaufnahmefläche auf, wobei die erste Druckaufnahmefläche größer ist als die zweite Druckaufnahmefläche, und wobei die Betätigungseinrichtung in axialer Richtung auf einer der ersten Druckaufnahmefläche gegenüberliegenden Seite des Ventilkolbens angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein direktgesteuertes beziehungsweise direktbetätigtes Druckbegrenzungsventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine hydraulische Maschine mit einem solchen Druckbegrenzungsventil.
  • Aus der Praxis sind solche Druckbegrenzungsventile bereits bekannt. Sie dienen der Begrenzung eines Systemdrucks in einem hydraulischen System beziehungsweise in einer hydraulischen Maschine. Das Grundfunktionsprinzip eines solchen Druckbegrenzungsventils sieht im Wesentlichen vor, dass ein Ventilkörper durch eine in Schließrichtung des Druckbegrenzungsventils wirkende, vorab festgelegte und/oder während des Betriebs des Druckbegrenzungsventils variierende Steuerkraft beziehungsweise Betätigungskraft in einen Ventilsitz gedrückt wird. Die hierfür erforderliche Steuerkraft beziehungsweise Betätigungskraft lässt sich beispielsweise durch eine elektromagnetische Betätigung oder eine mechanische Feder aufbringen. Befindet sich der Ventilkörper im Ventilsitz sind eine durch einen Druck beaufschlagte Drucköffnung und eine Tanköffnung des Druckbegrenzungsventils fluidisch voneinander abgetrennt. Erreicht und/oder übersteigt ein Systemdruck einer mit dem Druckbegrenzungsventil ausgestatteten Hydraulikmaschine einen vorab festgelegten Druckwert und damit die vorab festgelegte Steuerkraft beziehungsweise Betätigungskraft, bewegt sich der Ventilkörper infolge des resultierenden Kräfteungleichgewichts von dem Ventilsitz weg und gibt eine Ventilöffnung frei. Infolgedessen kann beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit von der druckbeaufschlagten Drucköffnung hin zu der Tanköffnung strömen, wodurch der Systemdruck begrenzt wird.
  • Bei dem Einsatz solcher Druckbegrenzungsventile hat sich in der Praxis gezeigt, dass bei einem Druckbegrenzungsventil zum einen der Wunsch nach einem möglichst hohen Volumenstrom durch die Ventilöffnung zwischen der Drucköffnung und der Tanköffnung zum Begrenzen des Systemdrucks besteht. Denn auf diese Weise lässt sich der zu begrenzende Systemdruck möglichst zügig einstellen. Zum anderen besteht gleichzeitig aber auch der Wunsch nach einem möglichst klein bauenden Druckbegrenzungsventil, wodurch bauraumbedingt die maximale Steuerkraft beziehungsweise Betätigungskraft zum Schließen der Ventilöffnung begrenzt ist, da dadurch auch der Baugröße von beispielsweise einer elektromagnetischen Betätigung oder einer Feder Grenzen gesetzt sind. Das heißt, dass ein Druckbegrenzungsventil zwei widersprüchlichen Anforderungen gerecht werden soll.
  • Um diesen widersprüchlichen Wünschen zu begegnen, schlägt beispielsweise die DE 10 2004 014 485 B3 ein Druckbegrenzungsventil vor, bei dem ein (Teil-)Druckausgleich zwischen einem druckbeaufschlagten Raum in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz und einem Federraum in Strömungsrichtung hinter dem Ventilsitz möglich ist. Hierfür ist eine Hydraulikverbindung in Form einer Druckausgleichsbohrung in einem Ventilteller, das heißt in einer Stirnfläche eines Ventilkörpers vorgesehen. Dadurch wirkt der vor dem Ventilsitz herrschende hydraulische Druck nur auf einen Teil der Stirnfläche des Ventilkörpers. Deshalb kann die Steuerkraft beziehungsweise Betätigungskraft in Schließrichtung des Ventilkörpers vergleichsweise gering gehalten werden. Obwohl bei dieser Lösung zumindest die Feder von einem Teil des Systemdrucks entlastet wird, muss der volle Systemdruck dennoch von dem der Feder nachgeordneten Element aufgenommen werden. Bei der DE 10 2004 014 485 B3 ist dies eine Stellschraube beziehungsweise Kontermutter. Diese muss konsequenterweise vergleichsweise hohen Drücken beziehungsweise Kräften standhalten, so dass dies bei der Dimensionierung, dem Materialeinsatz etc. berücksichtigt werden muss.
  • Dasselbe Problem dieser Lösung ergibt sich darüber hinaus auch dann, wenn statt einer Feder eine elektromagnetische Betätigung eingesetzt wird, da auch hier der volle Systemdruck auf die elektromagnetische Betätigung als das dem Ventilkörper nachgeordnete beziehungsweise nachgeschaltete Element wirkt. Der Nachteil dieser Lösung ist folglich auch hier, dass bei der Dimensionierung, dem Materialeinsatz etc. diese vergleichsweise hohen Kräfte berücksichtigt werden müssen.
  • Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Druckbegrenzungsventil zu schaffen, bei dem durch Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel vergleichsweise hohe Volumenströme bei vergleichsweise geringem Steuer- bzw. Betätigungskräften möglich sind.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Druckbegrenzungsventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße direktgesteuerte Druckbegrenzungsventil für eine Hydraulikmaschine weist ein ortsfestes Gehäuse mit einer axialen Ventilbohrung, einer vorzugsweise radialen Drucköffnung und mit einer vorzugsweise radialen Tanköffnung auf. In der Ventilbohrung ist ein durch eine Betätigungseinrichtung betätigbarer Ventilkolben axialverschiebbar geführt, und die radiale Drucköffnung sowie die radiale Tanköffnung sind in Abhängigkeit der Ventilkolbenlängsstellung stufenlos fluidisch miteinander verbindbar und/oder fluidisch voneinander abtrennbar. Erfindungsgemäß weist der Ventilkolben eine erste Druckaufnahmefläche und eine dieser axial gegenüberliegend angeordnete, zweite Druckaufnahmefläche auf, wobei die erste Druckaufnahmefläche größer ist als die zweite Druckaufnahmefläche, und wobei die Betätigungseinrichtung in axialer Richtung auf einer der ersten Druckaufnahmefläche gegenüberliegenden Seite des Ventilkolbens angeordnet ist.
  • Es besteht also eine Flächengrößendifferenz zwischen der flächenmäßig größeren ersten Druckaufnahmefläche und der flächenmäßig kleineren zweiten Druckaufnahmefläche. Zudem kann der hydraulische Druck aus der Drucköffnung auf die zwei sich gegenüberliegenden Flächen wirken und dort eine jeweils gegensinnig gerichtete Kraft erzeugen. Die auf die erste Druckaufnahmefläche wirkende Kraft ist in Richtung einer Öffnungsposition des Ventilkolbens gerichtet, wobei in der Öffnungsposition die Drucköffnung und die Tanköffnung fluidisch miteinander verbunden sind. Die auf die zweite Druckaufnahmefläche wirkende Kraft ist in Richtung einer Schließposition des Ventilkolbens gerichtet, wobei in der Schließposition, die Drucköffnung und die Tanköffnung fluidisch voneinander abgetrennt sind. In der Schließposition ist das Druckbegrenzungsventil demnach geschlossen. Durch die Flächengrößendifferenz ist unter der Annahme eines gleichen hydraulischen Drucks die resultierende Kraft, die auf die größere erste Fläche wirkt, größer als die auf die kleinere Fläche wirkende Kraft. Denn es gilt im durchströmten Zustand des Druckbegrenzungsventils jeweils: F = ∫pdA, wobei F die Kraft, p der herrschende Druck und A die jeweilige Fläche ist. Im nicht durchströmten Zustand des Druckbegrenzungsventils gilt dagegen jeweils: F = p·A, wobei F die Kraft, p der konstante herrschende hydraulische Druck und A die jeweilige Fläche ist.
  • Zudem kann das Druckbegrenzungsventil beispielsweise an einer der ersten Druckaufnahmefläche gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilkolbens vorzugsweise kraftschlüssig direktgesteuert beziehungsweise direktbetätigt werden. Hierfür kann eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, wobei beispielsweise ein Magnet- beziehungsweise Ankerstößel der Betätigungseinrichtung eine Steuerkraft beziehungsweise Betätigungskraft gegebenenfalls direkt auf die der ersten Druckaufnahmefläche gegenüberliegende Stirnseite ausüben kann. Allerdings ist auch denkbar, dass die Betätigungseinrichtung als Feder oder als Federanordnung umfassend mehrere Federn ausgebildet ist. Die von der Betätigungseinrichtung aufzubringende (Schließ-)Kraft ist durch den erfindungsgemäßen (Teil-)Druckausgleich vergleichsweise gering. Insbesondere werden ein Polrohr und/oder ein Verschluss des Druckbegrenzungsventils im Wesentlichen nur mit dem beziehungsweise durch den Tankdruck belastet.
  • Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil bietet somit den Vorteil eines (Teil-)Druckausgleichs, wodurch zum einen ein zügiges Einstellen beziehungsweise Begrenzen des Systemdrucks durch Öffnen des Ventils möglich ist und zum anderen auch das Schließen des Ventils durch den Systemdruck unterstützt wird. Dadurch werden dem Ventilkolben nachgeordnete Elemente, nämlich unter anderen die Betätigungseinrichtung, kräftemäßig entlastet. Infolgedessen kann das Druckbegrenzungsventil vergleichsweise klein bauend dimensioniert werden. Zudem kann der Materialeinsatz verringert werden. Insbesondere müssen ein Polrohr und/oder ein Verschluss des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils nicht für den vollen Systemdruck ausgelegt sein, was sich bei der Kraftausbeute der elektromagnetischen Betätigung sowie bei den Herstellungskosten beziehungsweise dem notwendigen Materialeinsatz vorteilhaft auswirkt.
  • Dabei können die unterschiedlich groß dimensionierten Flächen des Ventilkolbens durch in Radialrichtung unterschiedlich groß dimensionierte Kolbenabschnitte realisiert sein.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ventilbohrung gestuft ausgebildet ist, mit einem der ersten Druckaufnahmefläche zugeordneten, ersten Durchmesser und mit einem der zweiten Druckaufnahmefläche zugeordneten, zweiten Durchmesser. Das heißt in anderen Worten, dass der Axialabschnitt der Ventilbohrung, in dem der flächenmäßig kleinere zweite Ventilkolbenflächenabschnitt axialverschiebbar aufgenommen ist, einen kleineren Durchmesser aufweist als der Axialabschnitt, in dem der größere erste Ventilkolbenflächenabschnitt aufgenommen ist.
  • Für einen möglichst effizienten (Teil-)Druckausgleich kann es vorteilhaft sein, wenn die Drucköffnung vorzugsweise wenigstens in oder nahe einer Schließstellung des Druckbegrenzungsventils zwischen der ersten Druckaufnahmefläche und der zweiten Druckaufnahmefläche angeordnet ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Druckaufnahmefläche eine kegelförmige oder kegelstumpfförmige Fläche ist. Damit lässt sich geometriebedingt eine lineare Kennlinie des Druckbegrenzungsventils erreichen. Für die konstruktive Auslegung des Druckbegrenzungsventils kann die notwendige Kegelfläche oder Kegelstumpffläche durch bekannte mathematische Formeln berechnet werden.
  • Um einen konstruktiv möglichst einfachen Aufbau zu erreichen, kann die zweite Druckaufnahmefläche eine zylinderförmige oder kreisringförmige Fläche sein. Auch hier lässt sich die jeweilige Fläche auf einfache Weise anhand bekannter mathematischer Formeln berechnen.
  • Es hat sich in konstruktiver Hinsicht als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Druckaufnahmefläche und die zweite Druckaufnahmefläche durch einen sich vorzugsweise in axialer Richtung erstreckenden Kolbensteg formschlüssig beziehungsweise starr miteinander verbunden sind und gegebenenfalls auch axial voneinander beabstandet sind. Das heißt, dass sich zwischen der ersten Druckaufnahmefläche und der zweiten Druckaufnahmefläche ein diese verbindender Kolbensteg in axialer Richtung erstreckt. Der Kolben kann einstückig oder mehrteilig ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, dass unterschiedliche Materialien für die vorstehenden, unterschiedlichen Abschnitte verwendet werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass ein Verbindungskanal vorgesehen ist, der einen zwischen dem Gehäuse und einer Stirnfläche des Ventilkolbens im Bereich des zweiten (kleineren) Durchmessers ausgebildeten Kompressionsraum mit der Tanköffnung verbindet. Dadurch kann der Ventilkolben mit einer genauen Passung und vergleichsweise hoher Dichtigkeit in den Bereich des zweiten Durchmessers der Ventilbohrung eingebaut werden, da das in dem eingeschlossenen Kompressionsraum beim Schließen des Ventils komprimierte Fluid entsprechend abgeführt werden kann.
  • Für eine möglichst einfache Konstruktion kann es vorteilhaft sein, wenn der Verbindungskanal in den Ventilkolben oder das Gehäuse integriert ist. Dies kann beispielsweise durch Bohren erfolgen. Dabei können ein in axialer Richtung im Wesentlichen gerade verlaufender Kanal oder einer (mehrfach) abgewinkelter Kanal vorgesehen sein.
  • Um eine Schwingneigung eines (druckausgeglichenen) Druckbegrenzungsventils zu verbessern kann es von Vorteil sein, wenn der Verbindungskanal eine fluidische Dämpfung aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Kanal eine entsprechende geometrische Formgebung oder beispielsweise eine Düse oder dergleichen aufweist.
  • Die Erfindung betrifft auch eine hydraulische Maschine oder hydraulische Vorrichtung mit einem vorstehend definierten Druckbegrenzungsventil.
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen direktgesteuerten Druckbegrenzungsventils in Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Druckbegrenzungsventils in einem schematisch dargestellten Längsschnitt und
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Druckbegrenzungsventils in einem schematisch dargestellten Längsschnitt.
  • Gleiche oder ähnliche Elemente sind durchgängig mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen direktgesteuerten beziehungsweise direktbetätigten Druckbegrenzungsventils 1 in einem schematischen Längsschnitt. Dieses Druckbegrenzungsventil 1 dient der Begrenzung eines Systemdrucks einer (nicht gezeigten) hydraulischen Maschine beziehungsweise eines hydraulischen Systems.
  • Das Druckbegrenzungsventil 1 weist ein ortsfestes Gehäuse 2 auf, in dem eine Ventilbohrung 3 eingebracht ist. Es ist zu erkennen, dass die Ventilbohrung 3 (mehrfach) gestuft ausgeführt ist, nämlich mit einem Abschnitt mit einem ersten Durchmesser d1 und mit einem Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser d2. Der erste Durchmesser d1 ist größer dimensioniert als der zweite Durchmesser d2. In 1 rechts von dem ersten Durchmesser d1 ist ein Ventilkörperaufnahmeabschnitt 4 ausgebildet. Der Ventilkörperaufnahmeabschnitt 4 ist auch für eine Funktion als Ventilsitz ausgebildet.
  • Zudem verfügt das Gehäuse 2 über eine radiale hydraulische Drucköffnung P, die als Druckanschluss ausgebildet ist und die während des Betriebs des Druckbegrenzungsventils 1 mit einem hydraulischen Druck als Systemdruck beaufschlagt ist. Darüber hinaus weist das Gehäuse 2 eine radiale hydraulische Tanköffnung T, die als Tankanschluss ausgebildet ist und zu der hin ein Volumenstrom des Druckbegrenzungsventils 1 abführbar ist.
  • In der Ventilbohrung 3 ist ein Ventilkolben 5 axialverschiebbar geführt. Es ist erkennbar, dass der Ventilkolben 5 einen ersten Abschnitt 6 mit einer Kegelstumpfform, einen sich in axialer Richtung daran anschließenden Kolbensteg 7 mit einer Zylinderform und einen sich in axialer Richtung daran anschließenden, zweiten Abschnitt 8 mit einer Zylinderform aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilkolben 5 einstückig ausgebildet. Eine erste Druckaufnahmefläche 9 des ersten Abschnitts 6, bei der es sich um eine (Teil-)Mantelfläche eines Kegelstumpfes handelt, ist flächenmäßig größer dimensioniert als eine (kreis-)ringförmige, zweite Druckaufnahmefläche 10 des zweiten Abschnitts 8. Demnach besteht eine Flächengrößendifferenz zwischen den beiden Druckaufnahmeflächen 9 und 10 des Ventilkolbens 5. Die Funktion dieser Flächengrößendifferenz wird weiter unten erläutert.
  • Der Ventilkolben 5 ist so dimensioniert und/oder in der Ventilbohrung 3 angeordnet, dass sein zweiter Abschnitt 8 im Abschnitt mit dem zweiten Durchmesser d2 axialverschieblich geführt ist. Darüber hinaus ist der Ventilkolben 5 gegebenenfalls auch in axialer Höhe des anderen Abschnitts 6 oder des Kolbenstegs 7 axialverschieblich geführt (hier nicht gezeigt). Zudem ist der Ventilkolben 5 so angeordnet und ausgestaltet, dass sich die Drucköffnung P zwischen den beiden Druckaufnahmeflächen 9 und 10 befindet.
  • An einer in 1 rechten Stirnseite 11 des Gehäuses 1 ist eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 12 angeflanscht, von der hier nur ein Teilausschnitt dargestellt ist. Die Betätigungseinrichtung 12 weist insbesondere eine Wicklung beziehungsweise Magnetspule 13, einen Magnetanker 14 und ein damit verbundenes Ankerstößel beziehungsweise Magnetstößel 15 auf. Bei der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 12 handelt es sich um einen Proportionalmagneten, der in seinem Grundfunktionsprinzip elektrischen Strom in mechanische Kraft umwandelt, die in axialer Richtung hin zu dem Ventilkolben 5 wirkt. Für eine Einstellung des durch das Druckbegrenzungsventil 1 zu begrenzenden Systemdrucks wird ein Sollwert eingegeben, in dessen Abhängigkeit eine (nicht gezeigte) Elektronik die Magnetspule 13 mit elektrischem Strom ansteuert. Auf diese Weise lässt sich der Ventilkolben 5 mit einer vorbestimmten mechanischen Kraft in 1 von rechts nach links innerhalb der Ventilbohrung 3 axial verschieben beziehungsweise in seiner Bewegung nach rechts begrenzen.
  • Aus 1 geht hervor, dass sich der Magnetstößel 15 der Betätigungseinrichtung 12 mit einer ersten Stirnseite 16, nämlich der in 1 rechten Stirnseite des Ventilkolbens 5 in kraftschlüssiger Anlage befindet. Auf diese Weise lässt sich eine auf der Magnetstößel 15 aufgebrachte (Magnet-)Kraft kraftschlüssig auf den Ventilkolben 5 übertragen.
  • Zudem ist aus 1 ersichtlich, dass zwischen einer zweiten Stirnseite 17 des Ventilkolbens 5, nämlich der in 1 linken Stirnseite und einer Gehäuseinnenwand ein Kompressionsraum 18 ausgebildet ist, der sich in Abhängigkeit der Axialstellung des Ventilkolbens 5 vergrößert oder verkleinert. Der Kompressionsraum 18 steht mittels eines Verbindungskanals 19 mit der Tanköffnung T in fluidischer Verbindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Verbindungskanal 19 als Bohrung in den Ventilkolben 5 integriert und durch gestrichelte Linien dargestellt.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 1 in einem schematischen Längsschnitt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehenden Ausführungsbeispiel durch die Ausgestaltung des Verbindungskanals 19. Wie in 2 dargestellt, ist der Verbindungskanal 19 hier als Bohrung in das Gehäuse 2 integriert.
  • Zudem weist der Verbindungskanal 19 eine für beide Ausführungsbeispiele optionale hydraulische Dämpfung 20 auf, um die Schwingneigung des Druckbegrenzungsventils 1 zu verbessern.
  • Der Betrieb des Druckbegrenzungsventils 1 nach beiden vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen kann anhand 1 wie folgt ablaufen.
  • Im nicht-druckbegrenzenden Betrieb befindet sich der Ventilkolben 5 in einer Axialstellung, in der sich die kegelstumpfförmige, erste Druckaufnahmefläche 9 in Kontakt mit dem als Ventilsitz funktionierenden Ventilkörperaufnahmeabschnitt 4 befindet und somit die druckbeaufschlagte Drucköffnung P von der Tanköffnung T fluidisch abtrennt.
  • Mit zunehmendem hydraulischen Druck der Drucköffnung P bildet sich aufgrund der unterschiedlich großen Druckaufnahmeflächen 9 und 10 eine der Flächendifferenz und dem Druck der Drucköffnung P proportionale Kraft auf den Ventilkolben 5 in die in 1 rechte axiale Richtung aus. Erreicht und / oder übersteigt der Druck der Drucköffnung P einen von der (nicht gezeigten) Elektronik vorgegebenen Sollwert, so ist dann die Kraft aus der Flächendifferenz der Druckaufnahmeflächen 9 und 10 gleich bzw. größer als die über den Magnetstößel 15 auf den Ventilkolben 5 aufgebrachte beziehungsweise übertragene, in die in 1 linke axiale Richtung wirkende (Magnet-)Kraft. Infolgedessen verschiebt sich der Ventilkolben 5 in die in 1 rechte axiale Richtung. Das heißt, dass sich die erste Druckaufnahmefläche 9 aus dem Ventilsitz hebt und eine Ventilöffnung ausbildet, wodurch sich ein Volumenstrom von der Drucköffnung P hin zu der Tanköffnung T einstellt.
  • Sinkt durch die fluidische Verbindung zwischen der Drucköffnung P und der Tanköffnung T der Systemdruck wieder, bewegt sich der Ventilkolben 5 durch die von der Betätigungseinrichtung 12 auf den Ventilkolben 5 aufgebrachte wieder so weit nach in 1 links, bis sich die erste Druckaufnahmefläche 9 wieder mit dem als Ventilsitz funktionierenden Ventilkörperaufnahmeabschnitt 4 in Kontakt befindet, wodurch die fluidische Verbindung wieder abgetrennt wird.
  • Offenbart ist ein direktgesteuertes Druckbegrenzungsventil für eine Hydraulikmaschine, das ein ortsfestes Gehäuse mit einer axialen Ventilbohrung, einer radialen Drucköffnung und mit einer radialen Tanköffnung aufweist. In der Ventilbohrung ist ein durch eine Betätigungseinrichtung betätigbarer Ventilkolben axialverschiebbar geführt und die radiale Drucköffnung sowie die radiale Tanköffnung sind in Abhängigkeit der Ventilkolbenlängsstellung stufenlos fluidisch miteinander verbindbar und/oder fluidisch voneinander abtrennbar. Erfindungsgemäß weist der Ventilkolben eine erste Druckaufnahmefläche und eine dieser axial gegenüberliegend angeordnete, zweite Druckaufnahmefläche auf, wobei die erste Druckaufnahmefläche größer ist als die zweite Druckaufnahmefläche, und wobei die Betätigungseinrichtung in axialer Richtung auf einer der ersten Druckaufnahmefläche gegenüberliegenden Seite des Ventilkolbens angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Druckbegrenzungsventil
    2
    Gehäuse
    3
    Ventilbohrung
    4
    Ventilkörperaufnahmeabschnitt / Ventilsitz
    5
    Ventilkolben
    6
    erster, kegelstumpfförmiger Abschnitt
    7
    Kolbensteg
    8
    zweiter, zylinderförmiger Abschnitt
    9
    erste (größere) Druckaufnahmefläche
    10
    zweite (kleiner) Druckaufnahmefläche
    11
    Stirnseite
    12
    elektromagnetische Betätigungseinrichtung
    13
    Magnetspule
    14
    Magnetanker
    15
    Ankerstößel / Magnetstößel
    16
    erste Stirnseite
    17
    zweite Stirnseite
    18
    Kompressionsraum
    19
    Verbindungskanal
    20
    hydraulische Dämpfung
    P
    Drucköffnung / Druckanschluss
    T
    Tanköffnung / Tankanschluss
  • 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 102004014485 B3 [0004, 0004]

Claims (10)

  1. Direktgesteuertes Druckbegrenzungsventil (1) mit einem ortsfesten Gehäuse (2), das eine axiale Ventilbohrung (3), eine Drucköffnung (P) und eine Tanköffnung (T) aufweist, wobei in der Ventilbohrung (3) ein durch eine Betätigungseinrichtung (12, 15) betätigbarer Ventilkolben (5) axialverschiebbar geführt ist und die Drucköffnung (P) sowie die Tanköffnung (T) in Abhängigkeit der Ventilkolbenlängsstellung stufenlos fluidisch miteinander verbindbar und fluidisch voneinander abtrennbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (5) eine erste Druckaufnahmefläche (9) und eine dieser axial gegenüberliegend angeordnete, zweite Druckaufnahmefläche (10) aufweist, wobei die erste Druckaufnahmefläche (9) größer ist als die zweite Druckaufnahmefläche (10), und wobei die Betätigungseinrichtung (12, 15) in axialer Richtung auf einer der ersten Druckaufnahmefläche (9) gegenüberliegenden Seite des Ventilkolbens (5) angeordnet ist.
  2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbohrung (3) gestuft ausgebildet ist, mit einem der ersten Druckaufnahmefläche (9) zugeordneten, ersten Durchmesser (d1) und mit einem der zweiten Druckaufnahmefläche (10) zugeordneten, zweiten Durchmesser (d2).
  3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucköffnung (P) des Druckbegrenzungsventils (1) zwischen der ersten Druckaufnahmefläche (9) und der zweiten Druckaufnahmefläche (10) angeordnet ist.
  4. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckaufnahmefläche (9) eine kegelförmige oder kegelstumpfförmige Fläche ist.
  5. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckaufnahmefläche (10) eine kreisringförmige Fläche ist.
  6. Druckbegrenzungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckaufnahmefläche (9) und die zweite Druckaufnahmefläche (10) durch einen Kolbensteg (7) formschlüssig und/oder starr miteinander verbunden sind.
  7. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungskanal (19) vorgesehen ist, der einen zwischen dem Gehäuse (1) und einer Stirnfläche (17) des Ventilkolbens (5) im Bereich des zweiten Durchmessers (d2) ausgebildeten Kompressionsraum (18) mit der Tanköffnung (T) verbindet.
  8. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (19) in den Ventilkolben (5) oder das Gehäuse (1) integriert ist.
  9. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (19) eine fluidische Dämpfung (20) aufweist.
  10. Hydraulikmaschine mit einem Druckbegrenzungsventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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