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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schaltventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein solches Schaltventil ist aus
DE 92 03 413 U1 bekannt. Dieses weist einen Anschluss für einen Versorgungsdruck und einen solchen für einen einem Verbraucher zuzuführenden Arbeitsdruck auf. In einem Gehäuse des Ventils ist ein axial verschiebbarer Schieber gehalten, der zwei Wirkflächen aufweist, welche zwecks Kräfteausgleich im wesentlichen identisch dimensioniert sind und in axial entgegengesetzter Richtung druckbeaufschlagbar sind. Auf den Schieber wirkt zur Betätigung des Schaltventils eine dieses schaltende Betätigungskraft. Diese Betätigungskraft kann beispielsweise durch einen Elektromagneten oder einen durch einen Druckregler erzeugten Steuerdruck auf den Schieber wirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Schaltventil derart zu gestalten, dass sich mögliche Schwankungen in der das Schaltventil schaltenden Betätigungskraft weitestgehend nicht auf den Schaltpunkt des Schaltventils auswirken.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Demnach ist vorgesehen, dass auf die erste der beiden Wirkflächen ein zweiter Versorgungsdruck wirkt und ein dem Schaltventil zugeordnetes Vorschaltventil die zweite der beiden Wirkflächen mit dem zweiten Versorgungsdruck wahlweise verbindet.
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Dies hat den Vorteil, dass der zweite Versorgungsdruck konstant auf die erste Wirkfläche wirkt und im Falle des Durchschaltens des zweiten Versorgungsdruckes über das Vorschaltventil eventuelle Schwankungen dieses Versorgungsdruckes kompensiert werden, da unabhängig von der Toleranzlage im Druckniveau des zweiten Versorgungsdruckes immer der gleiche Absolutdruck auf die beiden entgegengesetzt beaufschlagten Wirkflächen einwirkt.
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Unter Betätigungskraft sei hier verallgemeinert eine mögliche Gesamtheit von das Schaltventil letztendlich betätigenden Kräften gemeint.
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Bevorzugt wird das Schaltventil abhängig von einem Druckreglerdruck und dem über das Vorschaltventil durchgeschleiften zweiten Versorgungsdruck geschaltet. Der von dem vorzugsweise als Magnetventil ausgebildeten Vorschaltventil durchgeschaltete, toleranzbehaftete Magnetventildruck wird bezüglich des Schiebers durch das entgegengesetzt wirkende Aufbringen des zweiten Versorgungsdruckes als Permanentdruck ausgeglichen, da die Toleranzlagen, d. h. Abweichungen im Betrag des Druckes nach oben oder unten, immer mit identischer Größe auf die erste bzw. zweite Wirkfläche einwirken.
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Besonders bevorzugt ist der Schieber federbelastet vorgespannt und der permanent einwirkende zweite Versorgungsdruck wirkt in die gleiche Richtung wie die Federbelastung. Hierdurch kann die Federkonstante abgesenkt werden und die Druckdifferenz zum Durchschalten des Schaltventils ist dadurch verringert.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Schieber mittels zweier Passbünde im Gehäuse geführt ist und der eine Passbund an einem seiner axialen Enden die Steuerkante zum Durchschalten des einem Verbraucher zugeführten Versorgungsdrucks trägt. Zudem ist am axial gegenüberliegenden Ende dieses Passbundes ein die zweite Wirkfläche belassender Zapfen geringeren Durchmessers angeformt. Auf diesen Zapfen wirkt bevorzugt die den Schieber vorspannende Druckfeder, welche um einen Führungszapfen gewickelt angeordnet ist.
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Alternativ dazu kann in einer anderen Ausführungsform bedarfsabhängig die Anordnung so gewählt sein, dass der zweite Versorgungsdruck direkt einem die Druckfeder aufnehmenden Federraum zugeführt ist.
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Zur Verdeutlichung der Erfindung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel schematisch anhand einer einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert.
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Ein insgesamt mit 1 bezeichnetes hydraulisches Schaltventil weist einen in einem Gehäuse 2 axial verschiebbar gehaltenen Schieber 3 auf. Dieser Schieber 3 ist gemäss der Figur von unten nach oben wie folgt aufgebaut. Ein Führungszapfen 4 ist mit geringerem Durchmesser gegenüber einem Zapfen 5 abgesetzt, welcher wiederum mit geringerem Durchmesser versehen eine erste Wirkfläche A1 bildend gegen einen mit einer Steuerkante 6 versehenen Passbund 7 abgesetzt ist.
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Axial beabstandet folgt ein weiterer Passbund 8, welcher wiederum einen eine zweite Wirkfläche A2 bildenden Betätigungszapfen 9 mit einer stirnseitigen Druckfläche A3 trägt. Die Passbünde 7 und 8 führen den Schieber 3 dabei in dem Gehäuse 2.
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Das Gehäuse 1 weist einen Anschluss P für einen Versorgungsdruck PV auf sowie einen Anschluss A für einen einem nicht gezeigten Verbraucher zugeführten Arbeitsdruck PA. Sämtliche auf den Schieber 3 wirkenden Kräfte werden über auf Flächen wirkende hydraulische Drücke erzeugt, wobei die Hydraulikflüssigkeit wiederum über im Gehäuse 2 ausgebildete Ringräume 10 zugeführt wird.
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Diese Ringräume 10 sind gemäss der Figur von oben nach unten wie folgt belegt. In den oberen Ringraum 10 taucht die Druckfläche A3 des Betätigungszapfens 9 ein. Über einen Anschluss 11 wird dort ein Druckreglerdruck PD angelegt. Der zweiten Wirkfläche A2 ist im Bereich eines weiteren Ringraums 10 ein weiterer Anschluss 12 zugeordnet, über welchen ein Magnetventildruck PM angelegt werden kann.
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Am nächsten Ringraum 10 wird der bereits erwähnte Versorgungsdruck PV des Schaltventils 1 über den P-Anschluss angelegt. Auf die erste Wirkfläche A1 wirkt ein über einen Anschluss 13 aufgeprägter zweiter Versorgungsdruck PV2. Auf die der ersten Wirkfläche A1 abgewandten Seite des Zapfens 5 wirkt mit einer Federkraft FF eine Druckfeder 14, in die der Führungszapfen 4 eintaucht. Der Zapfen 5 gleitet in einer in das Gehäuse 2 eingesetzten Buchse 15, welche eine Entlüftungsöffnung 16 für einen Federraum 17 aufweist.
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In dem Gehäuse 1 ist des Weiteren ein Magnetventil 18 von bekanntem Aufbau angeordnet. In der zeichnungsgemäßen geschlossenen Sperrstellung liegt der zweite Versorgungsdruck PV2 an diesem Magnetventil 18 an, in der nicht gezeigten geschalteten Offenstellung wirkt der zweite Versorgungsdruck PV2 als der Magnetventildruck PM auf die zweite Wirkfläche A2.
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Die Wirkungsweise des hydraulischen Schaltventils 1 ist nun folgende:
Das Schaltventil 1 schaltet in Abhängigkeit vom Druckreglerdruck PD und dem Magnetventildruck PM. Schalten bedeutet, dass sich der Schieber 3 aus der gezeichneten Stellung nach unten bewegt und dabei unter Überwindung der Federkraft FF die Steuerkante 6 den Anschluss P freigebend den Versorgungsdruck PV durchschaltet, so dass dieser als Arbeitsdruck PA dem Verbraucher zugeführt wird.
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Während der Druckreglerdruck PD als konstant anzunehmen ist, kann der Betrag des zweiten Versorgungsdrucks PV2 toleranzbehaftet sein. Da dieser in der Schaltstellung des Magnetventils 18 als Magnetventildruck PM dem Schieber 3 aufgeprägt wird, könnten sich solche Drucktoleranzen ungünstig auf den Schaltpunkt des Schaltventils 1 auswirken.
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Der zweite Versorgungsdruck PV2 wirkt jedoch mit seiner jeweiligen Toleranzlage auch über den Anschluss 13 permanent als Konstantdruck auf die erste Wirkfläche A1. Die Größe dieser ersten Wirkfläche A1 ist identisch mit der der zweiten Wirkfläche A2, daher verlaufen die Wirkrichtungen der auf die erste und die zweite Wirkfläche A1 und A2 ausgeübten Kräfte in entgegengesetzter Richtung. Somit wirkt jede Toleranzlage des zweiten Versorgungsdruckes PV2 sowohl auf die erste wie auch auf die zweite Wirkfläche A1, A2. Die Betätigung des Schaltventils 1 ist daher toleranzkompensiert und erfolgt bestimmungsgemäß über das zusammenwirken von Druckregelerdruck PD und Magnetventildruck PM bei exakter Einhaltung des Schaltpunktes.
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Die getroffene Anordnung verhindert jegliche Beeinflussung des Schaltpunktes bzgl. des Druckregelerdruckes PD durch etwaige Einbrüche des zweiten Versorgungsdruckes PV2. Dadurch dass der der ersten Wirkfläche A1 aufgeprägte Konstantdruck in die gleiche Richtung wirkt wie die Federkraft FF, kann die Federkonstant der Druckfeder 14 zudem vorteilhaft gering gewählt werden, welches wiederum eine erforderliche Druckdifferenz zum Durchschalten des Schaltventils 1 von einem zum anderen Anschlag reduziert.
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Alternativen zu der anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsform sind möglich. So muss das Magnetventil 18 nicht baulich mit dem Schaltventil 1 in einem gemeinsamen Gehäuse 2 vereinigt sein. Das Aufschalten des permanent anliegenden zweiten Versorgungsdruckes PV2 muss außerdem nicht unmittelbar am Zapfen 5 erfolgen, sondern kann auch über den Federraum 17 erfolgen. Die erste Wirkfläche A1 kann dann am Durchmesser von Zapfen 5 ausgebildet sein, wobei die Durchmesserverhältnisse am Schieber 3 dann unter Einhaltung der Flächengleichheit von erster und zweiter Wirkfläche A1 und A2 eingestellt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltventil
- 2
- Gehäuse
- 3
- Schieber
- 4
- Führungszapfen
- 5
- Zapfen
- 6
- Steuerkante
- 7
- Passbund
- 8
- Passbund
- 9
- Betätigungszapfen
- 10
- Ringraum
- 11
- Anschluss
- 12
- Anschluss
- 13
- Anschluss
- 14
- Druckfeder
- 15
- Buchse
- 16
- Entlüftungsöffnung
- 17
- Federraum
- 18
- Magnetventil
- A
- Anschluss
- A1
- erste Wirkfläche
- A2
- zweite Wirkfläche
- A3
- dritte Wirkfläche
- FF
- Federkraft
- P
- Anschluss
- PA
- Arbeitsdruck
- PD
- Druckreglerdruck
- PM
- Magnetventildruck
- PV
- Versorgungsdruck
- PV2
- zweiter Versorgungsdruck
