DE19756599C2 - Leistungsregelventil und fremddruckgesteuertes Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsregelventil und ein fremddruckgesteuertes Steuerventil.

Ein Leistungsregelventil ist z. B. aus der DE-OS 24 61 897 bekannt. Dieses Leistungsregelventil ist ein sogenanntes Federleistungsregelventil. Dabei wird ein Ventilkolben gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder verschoben. Das Leistungsregelventil befindet sich in der Arbeitsleitung einer Hydropumpe. An der Stirnfläche des Ventilkolbens befindet sich eine Anströmfläche an welchem das strömende Druckfluid einen Staudruck aufbaut. Mit zunehmendem Staudruck wird der Ventilkolben zunehmend gegen die Rückstellfeder verschoben. Dabei verschließt der Ventilzylinder mit zunehmender Verschiebung gegen die Rückstellfeder einen Schlitz, so daß mit zunehmendem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung der das Fördervolumen der Hydropumpe drosselnde Schlitz verringert wird. Der Schlitz kann dabei geometrisch so ausgebildet werden, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Fördervolumen zumindest annähernd konstant gehalten wird.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Federleistungsregelventil jedoch, daß der an der Stirnfläche des Ventilkolbens angreifende Staudruck eine relativ schlecht reproduzierbare Steuergröße ist und die auf die Ventilkolben ausgeübte Kraft von der strömungsdynamischen Ausbildung des Ventils abhängt und somit schlecht berechenbar ist. Außerdem wirkt der Druckabfall an dem Schlitz auf den Staudruck an der Stirnfläche des Ventilkolbens zurück, so daß der Staudruck nicht nur eine Funktion des Arbeitsdrucks sondern auch eine Funktion des Druckabfalls an dem Schlitz ist. Diese Rückkopplung wirkt sich auf die Regelcharakteristik ungünstig und nicht reproduzierbar aus. Ferner ist nachteilig, daß zum Verändern der Regelleistung der Regelschlitz verändert werden muß. Bei hohen Leistungen ergeben sich sehr hohe Federkräfte, die sehr große Federn erfordern.

Ferner ist bei dem bekannten Ventil nachteilig, daß dieses lediglich als Leistungsregelventil verwendbar ist. In der Praxis besteht das Bedürfnis, eine in gleicher Weise vorgefertigte Ventilbaugruppe sowohl als Leistungsregelventil als auch als fremddruckgesteuertes Steuerventil verwenden zu können. Durch die für beide Anwendungsfälle einheitlich gefertigten Bauteile erniedrigen sich die Stückkosten erheblich.

Aus der DE 195 17 974 ist eine Regeleinrichtung bekannt, die ein Förderstromventil, ein Druckbegrenzungsventil und ein Leistungsregelventil umfaßt. Das Förderstromventil regelt zunächst einen Förderstrom in einer Arbeitsleitung in Abhängigkeit von der Einstellung an einer Drossel, so daß in einen angeschlossenen Verbraucher ein konstanter Förderstrom abgegeben wird. Übersteigt die von einer Hydropumpe hydraulische Leistung einen vorgegebenen Grenzwert, so spricht das Leistungsregelventil an und regelt die Hydropumpe auf einer konstanten Maximalleistung um eine Überlastung der Hydropumpe zu vermeiden. Steigt dabei jedoch der Druck in der Arbeitsleitung übermäßig an, so spricht schließlich das Druckbegrenzungsventil an und begrenzt den Druck in der Arbeitsleitung auf einen vorgegebenen Maximaldruck.

Nachteilig ist bei der aus der DE 195 17 974 hervorgehenden Regeleinrichtung, daß das Leistungsregelventil unmittelbar an der Verstellvorrichtung der Hydropumpe angeordnet ist. Eine Leistungsregelung ist deshalb nur dann möglich, wenn die Hydropumpe mit konstanter Drehzahl betrieben wird, da nur dann die von der Verstellvorrichtung vorgegebene Verstellung der Hydropumpe dem von der Hydropumpe geförderten Förderstrom proportional ist. Die Verstellung der Verstellvorrichtung wirkt jedoch über eine Feder auf das Leistungsregelventil ein und ist mit dieser Leistungsregelung indirekt ein Maß für den von der Hydropumpe in die Arbeitsleitung geförderten Förderstrom. Wird die Hydropumpe mit variabler Drehzahl angetrieben, versagt deshalb diese bekannte Leistungsregelung. Ferner ist bei der bekannten Leistungsregelung nachteilig, daß das Leistungsregelventil räumlich an der Verstellvorrichtung angeordnet sein muß bzw. mit dieser über die Feder verbunden werden muß. Dies erfordert besondere konstruktive Maßnahmen und bedingt, daß das Leistungsregelventil nicht für alle baulichen Ausgestaltungen der Pumpeneinheit bestehend aus der Hydropumpe und der zugehörenden Verstellvorrichtung gleichermaßen geeignet ist, sondern für die Verbindung mit dem Leistungsregelventil jeweils Sonderkonstruktionen erforderlich sind.

Aus der DE 24 56 404 ist ein Druckregler für eine Hydropumpe bekannt, der eine Stelldruckrückführung aufweist, welche mit einem Vorhalt arbeitet und die Schwingungsanfälligkeit des Druckreglers ohne mechanische oder hydraulisch mechanische Rückführung beseitigt. Bei diesem Druckregler steigt der eingeregelte Förderdruck mit abnehmendem Fördervolumen und abnehmendem Stelldruck an.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsregelventil und ein fremddruckgesteuertes Steuerventil zu schaffen, das eine stabile Regel- bzw. Steuerkennlinie und einen einfachen Aufbau aufweist.

Die Aufgabe wird bezüglich des Leistungsregelventils durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des Steuerventils durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich bei Verwendung eines in dem Ventilkolben integrierten Meßkolbens eine besonders exakte Regelcharakteristik bzw. Steuerungscharakteristik ergibt. Der Meßkolben kann dabei sowohl für die Ausgestaltung als Leistungsregelventil als auch für die Ausgestaltung als fremddruckgesteuertes Steuerventil Verwendung finden. Bei der Ausgestaltung als Leistungsregelventil ist die innenseitige Stirnfläche des Meßkolbens über eine Verbindungsbohrung mit der Aussparung der Mantelfläche und somit mit dem Arbeitsdruck der Arbeitsleitung einer angeschlossenen Hydropumpe verbunden. Der Meßkolben wird daher mit Arbeitsdruck beaufschlagt. Die außenseitige Stirnfläche des Meßkolbens stützt sich an einem ortsfesten Widerlager ab, so daß der Ventilkolben von dem Arbeitsdruck entgegen der Rückstellfeder beaufschlagt wird. Bei der Ausgestaltung als fremddruckgesteuertes Steuerventil hingegen stützt sich die innenseitige Stirnfläche des Meßkolbens an den Ventilkolben ab, und die außenseitige Stirnfläche des Meßkolbens wird mit dem Steuerdruck beaufschlagt. In Abhängigkeit von dem Steuerdruck wird daher der Ventilkolben gegen die Meßfeder verschoben.

Fast alle Bauteile können sowohl für die Ausgestaltung als Leistungsregelventil als auch für die Ausgestaltung als Steuerventil nahezu identisch vorgefertigt und in nahezu gleicher Weise verwendet werden. Die Verbindungsbohrung zwischen der Aussparung an der Mantelfläche und der innenseitigen Stirnfläche des Meßkolbens kann auch bei der Ausgestaltung als fremddruckgesteuertes Steuerventil grundsätzlich vorhanden sein, so daß der Ventilkolben für beide Verwendungsfälle identisch gefertigt werden kann. Im Fall der Ausgestaltung als fremddruckgesteuertes Steuerventil muß diese Verbindungsbohrung dann allerdings abgedichtet bzw. verschlossen werden.

Die Ansprüche 2 bis 12 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung. Die Ansprüche 14 bis 22 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der in Anspruch 13 angegebenen Erfindung.

Entsprechend der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird das Leistungsregelventil in umgekehrter Richtung durchströmt als bei der Ausgestaltung als fremddruckgesteuertes Steuerventil nach Anspruch 14. Dies hat den Vorteil, daß jeweils eine andere Steuerkante an dem Ventilkolben für die beiden Ausgestaltungen Verwendung finden kann. Dies ist sinnvoll, da die Steuer- bzw. Regelcharakteristik für die beiden Anwendungsfälle unterschiedlich ist: bei der Ausgestaltung als Leistungsregelventil ist das Ventil in der Grundstellung geöffnet und wird mit ansteigendem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung geschlossen; bei der Ausgestaltung als fremddruckgesteuertes Steuerventil hingegen ist das Ventil in der Grundstellung geschlossen und wird mit zunehmendem Steuerdruck geöffnet. Entsprechend Anspruch 3 bzw. 15 ist es daher vorteilhaft, wenn eine erste Steuerkante des Ventilkolbens im Bereich einer ersten Öffnung des Ventilzylinders und eine zweite Steuerkante des Ventilkolbens im Bereich einer zweiten Öffnung des Ventilzylinders angeordnet ist. Beide Steuerkanten können dann die vorstehend beschriebene Steuerfunktion für die beiden unterschiedlichen Anwendungsfälle des Ventils übernehmen.

Entsprechend Anspruch 4 bzw. 16 können die radialen Öffnungen des Ventilzylinders vorteilhaft axial versetzt zueinander angeordnet sein. Entsprechend Anspruch 5 bzw. 17 ist es vorteilhaft, die Aufnahmebohrung für den Meßkolben an einer Stirnfläche des Ventilkolbens parallel zur Längsachse des Ventilkolbens auszubilden. Die Verbindungsbohrung zwischen der innenseitigen Stirnfläche des Meßkolbens und der Ausnehmung an der Mantelfläche des Ventilkolbens kann sich entsprechend Anspruch 6 vorteilhaft aus einer axialen Längsbohrung und zumindest einer radialen Querbohrung zusammensetzen. Die Verbindungsbohrung ist dann fertigungstechnisch besonders einfach realisierbar.

Vorteilhaft sind entsprechend Anspruch 7 bzw. 18 das Ventilgehäuse, die Ventilzylinder und der Ventilkolben so ausgebildet, daß der Ventilzylinder in eine Hohlbohrung des Ventilgehäuses axial einschiebbar ist und der Ventilkolben in den Ventilzylinder ebenfalls axial einschiebbar ist. Die Hohlbohrung ist durch einen geeigneten Deckelkörper verschließbar. Die Montage des erfindungsgemäßen Ventils gestaltet sich dann besonders einfach. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Ventilgehäuse und den Ventilzylinder einstückig auszubilden. Eine zweistückige Ausbildung hat jedoch den Vorteil, daß der Ventilzylinder mit besonders hoher Fertigungsgenauigkeit und aus einem Material mit hoher Güte und geringer Verschleißanfälligkeit gefertigt werden kann.

Der Deckelkörper kann entsprechend Anspruch 8 gleichzeitig als ortsfestes Widerlager für den Meßkolben im Fall des Leistungsregelventils dienen. Vorteilhaft ist an dem Deckelkörper ein Justierelement entsprechend Anspruch 9 zur axialen Einstellung der Lage des Widerlagers für den Meßkolben vorgesehen. Dazu eignet sich z. B. eine Einstellschraube oder ein Gewindebolzen.

Bei dem fremddruckgesteuerten Steuerventil ist vorzugsweise entsprechend Anspruch 19 an dem Deckelkörper ein Steuerdruckanschluß ausgebildet. In dem Deckelkörper kann ferner eine Steuerdruckkammer integriert sein, an welcher die außenseitige Stirnfläche des Meßkolbens angrenzt. Dadurch ergibt sich eine besonders integrierte Bauweise. Die Rückstellfeder greift vorzugsweise entsprechend Anspruch 10 bzw. 20 an der dem Meßkolben gegenüberliegenden Stirnfläche des Ventilkolbens an.

Vorzugsweise sind auch die maximale Verschiebung des Ventilkolbens nach Anspruch 11 bzw. 21 und die Vorspannung der Rückstellfeder nach Anspruch 12 bzw. 22 justierbar. Durch die Einstellung der Vorspannung der Rückstellfeder ist die Regelleistung des Leistungsregelventils einstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungsregelventils in einer geschnittenen Darstellung mit einem Beispiel der hydraulischen Beschaltung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen fremddruckgesteuerten Steuerventils in einer geschnittenen Darstellung mit einem Beispiel der hydraulischen Beschaltung.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungsregelventils in einer geschnittenen Darstellung.

Das mit dem Bezugszeichen 1 versehene Leistungsregelventil weist im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Anschlüsse auf, nämlich einen mit dem stromaufwärtigen Abschnitt 2 einer Arbeitsleitung verbundenen Arbeitsleitungs-Eingang P, einen mit einem stromabwärtigen Abschnitt 3 der Arbeitsleitung verbundenen Arbeitsleitungs- Ausgang A, einen mit dem Druckfluid-Tank 4 verbundenen Tankanschluß T und einen mit einer Meldeleitung 4 verbundenen Meldeanschluß X. Der stromaufwärtige Abschnitt 2 der Arbeitsleitung ist über einen Anschluß B mit einer Hydropumpe 5 verbunden, die das Druckfluid aus dem Druckfluid-Tank 4 ansaugt und in den stromaufwärtigen Abschnitt 2 der Arbeitsleitung einspeist.

An dem stromabwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 3 ist bzw. sind ein oder mehrere Verbraucher, z. B. Hydromotoren oder Stellzylinder, angeschlossen. Die an dem Meldeanschluß X des Leistungsregelventils 1 angeschlossene Meldeleitung führt zu einem Meldeanschluß X des noch näher zu beschreibenden Regelblocks 7 der Hydropumpe 5. Die Meldeleitung 6 zweigt im dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb des Gehäuses 7 von dem stromabwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 3 ab. Grundsätzlich können der Meldeanschluß X und der Arbeitsleitungs-Ausgang A auch zu einem gemeinsamen Ausgangsanschluß vereinigt sein, wobei dann die Meldeleitung 6 außerhalb des Leistungsregelventils 1 von dem stromabwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 3 abzweigt.

Das Gehäuse 7 des Leistungsregelventils 1 weist eine Hohlbohrung 8 auf, in welche ein Ventilzylinder 9 in axialer Richtung einschiebbar ist. Der Ventilzylinder 9 weist seinerseits eine Hohlbohrung 10 auf, in welche ein Ventilkolben 11 in axialer Richtung einschiebbar ist. Eine Stufe 12 in der Hohlbohrung 8 des Gehäuses 7 bildet dabei einen Anschlag für den Ventilzylinder 9. Das erfindungsgemäße Leistungsregelventil 1 kann daher in besonders einfacher Weise montiert werden. Die Hohlbohrung 8 des Gehäuses 7 wird nach dem Einsetzen des Ventilzylinders 9 und des Ventilkolbens 11 durch einen Deckelkörper 13 verschlossen. In dem Ventilzylinder 9 ist eine erste radiale Öffnung 14 und eine zweite, gegenüber der ersten radialen Öffnung 14 axial versetzte, zweite radiale Öffnung 15 ausgebildet. Mit der ersten radialen Öffnung 14 des Ventilzylinders 9 ist der Arbeitsleitungs-Eingang P verbunden. Der Arbeitsleitungs-Ausgang A und der Meldeanschluß X sind mit der zweiten radialen Öffnung 15 des Ventilzylinders 9 verbunden. Der Tankanschluß T belüftet die Hohlbohrung 8 des Gehäuses 7 oberhalb und unterhalb des Ventilzylinders 9. Die entsprechenden Verbindungsleitungen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb des Gehäuses 7 geführt. Die radialen Öffnungen 14 und 15 sind vorzugsweise als rechteckförmige Schlitze ausgeformt.

In der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung sind die beiden radialen Öffnungen 14 und 15 des Ventilzylinders 9 über eine Ausnehmung 16 an der Mantelfläche 17 des Ventilkolbens 11 verbunden. Die Ausnehmung 16 kann z. B. durch eine Ringnut gebildet sein. Alternativ eignen sich jedoch auch Abflachungen, axiale Nuten oder dergleichen.

In einer Aufnahmebohrung 40 an einer ersten Stirnseite 18 des Ventilkolbens 11 ist ein Meßkolben 19 geführt. Eine innenseitige Stirnfläche 20 des Meßkolbens 19 grenzt an eine Verbindungsbohrung 21, die eine Verbindung zwischen der innenseitigen Stirnfläche 20 des Meßkolbens 19 mit der Ausnehmung 16 an der Mantelfläche 17 des Ventilkolbens 11 schafft. Vorzugsweise gliedert sich die Verbindungsbohrung 21 in eine Längsbohrung 21a, die sich parallel zur Längsachse 22 der Ventilbaugruppe 1 erstreckt und zumindest eine Querbohrung 21b, die sich radial zur Längsachse 22 der Ventilbaugruppe 1 erstreckt. Auf diese Weise ist die Fertigung der Verbindungsbohrung 21 besonders einfach möglich.

Die außenseitige Stirnfläche 23 des Meßkolbens 19 stützt sich an einem ortsfesten Widerlager ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das ortsfeste Widerlager an dem Deckelkörper 13 des Leistungsregelventils 1 angeordnet und durch die Stirnfläche 25 des Gewindestifts 24 gebildet. Der Gewindestift 24 ist in den Deckelkörper 13 einschraubbar, so daß die axiale Lage der das Widerlager bildenden Stirnfläche 25 einstellbar ist.

Der Gewindestift 24 ist mittels einer Mutter 26 und einer Kontermutter 27 festsetzbar. An der dem Meßkolben 19 gegenüberliegenden Stirnfläche 28 des Ventilkolbens 11 greift über einen Federteller 29 eine nur schematisch gezeichnete Rückstellfeder 30 an. Im Ausführungsbeispiel ist die Rückstellfeder 30 aus einem Federpaket, bestehend aus zwei Einzelfedern 30a und 30b, gebildet. An der Oberseite des Federtellers 29 ist ein Stift 31 ausgebildet, der mit einem Stift 32 an einem Gewindebolzen 33 zusammenwirkt. Die Position des Stifts 32 an dem Gewindebolzen 33 ist durch Verdrehen des Gewindebolzens 33 einstellbar und durch Festziehen der Mutter 34 festsetzbar. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den Stiften 31 und 32 justiert werden, so daß u. a. der maximale Hub des Ventilkolbens 11 gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 30 einstellbar ist.

An der dem Federteller 29 gegenüberliegenden Seite ist die Rückstellfeder 30 in einer topfförmigen Federaufnahme 35 gehalten, die in das Gehäuse 7 einschraubbar ist. Durch Verstellen der Einschraubtiefe der Federaufnahme 35 mitsamt dem Stift 32 läßt sich die Vorspannung der Rückstellfeder 30 variieren und anschließend durch die Mutter 36 festsetzen. Durch Einstellen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 30 läßt sich die Regelleistung des Leistungsregelventils festlegen. Durch den Gewindebolzen 24 läßt sich der maximale Drosselquerschnitt des Leistungsregelventils festlegen und somit das maximale Fördervolumen der Hydropumpe 5 begrenzen.

Bevor auf die Funktion der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe 1 in der Fig. 1 dargestellten Konfiguration des Leistungsregelventils eingegangen wird, wird nachfolgend zunächst die in Fig. 1 beispielhaft dargestellte hydraulische Beschaltung des Leistungsregelventils 1 beschrieben.

Das Fördervolumen der Hydropumpe 5 wird durch eine Verstellvorrichtung bestimmt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem ersten Stellzylinder 50, einem zweiten Stellzylinder 51, einem ersten Stellkolben 52 und einem zweiten Stellkolben 53 besteht. Der Stellkolben 53 ist mit einer Feder 54 beaufschlagt. Außerdem ist die Stellkammer 55 über eine Verbindungsleitung 56 mit dem stromaufwärtigen Abschnitt 2 der Arbeitsleitung verbunden. Die Ventileinheit 7 besteht aus einem Förderstromregelventil 57 und einem Druckbegrenzungsventil 58. Das Förderstromregelventil 57 und das Druckbegrenzungsventil 58 sind im Ausführungsbeispiel jeweils als 3/2-Wegeventile ausgebildet.

Das Förderstromregelventil 57 ist über eine Verbindungsleitung 59 mit dem Druckfluid- Tank 4 verbunden und über eine Verbindungsleitung 60 mit dem stromaufwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 2 verbunden. Gleiches gilt für das Druckbegrenzungsventil 58. Das Förderstromregelventil 57 wird von der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 2 und dem stromabwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 3 über die Meldeleitung 6 beaufschlagt. Das zwischen dem Förderstromregelventil 57 und der Stellkammer 61 des Stellzylinders 50 angeordneten Druckbegrenzungsventil 58 wird von dem Druck in dem stromaufwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 2, der unmittelbar von der Hydropumpe 5 erzeugt wird, angesteuert.

Die Funktionsweise des Förderstromregelventils 57, des Leistungsregelventils 1 und des Druckbegrenzungsventils 58 ist folgende:

Solange das Druckbegrenzungsventil 58 und das Leistungsregelventil 1 noch nicht angesprochen haben, regelt das Förderstromregelventil 57 den Druckabfall an dem Leistungsregelventil 1 auf einen konstanten Wert ein. Der von der Hydropumpe 5 abgegebene Förderstrom wird dabei auf einen verbraucherangepaßten konstanten Wert eingeregelt.

Überschreitet jedoch die von der Hydropumpe 5 abgegebene hydraulische Leistung, d. h. das Produkt aus in der Arbeitsleitung herrschendem Arbeitsdruck und das Leistungsregelventil 1 durchströmenden Förderstroms, einen vorgegebenen Maximalwert, so daß eine Überlastung der Hydropumpe 5 droht, verringert das Leistungsregelventil 1 den Förderstrom, so daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Förderstrom zumindest annähernd konstant bleibt. Über die Verbindungsbohrung 21 wirkt der Arbeitsdruck auf die innenseitige Stirnfläche 20 des Meßkolbens 19. Da sich der Meßkolben 19 an dem Gewindebolzen 24 abstützt, schiebt sich der Ventilkolben 11 in Fig. 1 gegen die Rückstellfeder 30 nach oben. Die Steuerkante 62 an der Ausnehmung 16 des Ventilkolbens 11 verringert dabei den Drosselquerschnitt an der zweiten radialen Öffnung 15 des Ventilzylinders 9 mit zunehmender Verschiebung des Ventilkolbens 11. Nimmt der Arbeitsdruck noch weiter zu, wird der Drosselquerschnitt entsprechend noch weiter verringert.

Sofern die Rückstellfeder 30 nicht linear sondern degressiv ausgelegt ist, ergibt sich dabei ein funktioneller Zusammenhang derart, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Förderstrom konstant gehalten wird. Wenn die Rückstellfeder 30 als Federpaket mit mehreren Teilfedern ausgebildet ist, kann an die ideale Leistungshyperbel auch eine stufenweise linearisierte Annäherung mit mehreren linear arbeitenden Teilfedern erfolgen. Für manche Anwendungsfälle ist es auch ausreichend, den hyperbolischen funktionellen Zusammenhang zwischen Arbeitsdruck und Drosselquerschnitt linear zu approximieren, so daß eine einfache, lineare Feder als Rückstellfeder 30 ausreicht. Ferner ist es alternativ möglich, die radiale Öffnung 15 so auszubilden, daß sich der Öffnungsquerschnitt nicht linear verändert, sondern so ändert, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Drosselquerschnitt konstant ist, so wie dies grundsätzlich aus der DE-OS 24 61 897 bekannt ist.

Steigt der Druck noch weiter an, so daß ein Überdruck in der Arbeitsleitung droht, so spricht das Druckbegrenzungsventil 58 an.

Ein wesentlicher Vorteil bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Leistungsregelventils besteht darin, daß der Ventilkolben 11 nicht dynamisch durch einen Staudruck, sondern statisch durch den Arbeitsdruck beaufschlagt wird. Der Ventilkolben 11 wird nicht wie bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Leistungsregelventil stirnseitig angeströmt, sondern ist von dynamischen Belastungen frei. Der Meßkolben 19 liegt außerhalb des Strömungskanals des Druckfluids, welcher von der radialen Öffnung 14 über die Aussparung 16 zu der radialen Öffnung 15 verläuft. Turbulenzen und lokale Druckschwankungen wirken sich auf die Ansteuerung des Ventilkolbens 11 daher nicht aus.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß sich das Leistungsregelventil (1, Fig. 1) mit nur sehr geringfügigen Modifikationen in einfacher Weise auch ein fremddruckgesteuertes Steuerventil (1, Fig. 2) verwirklichen läßt. Die Anwendung des fremddruckgesteuerten Steuerventils (1, Fig. 2) ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die Darstellung in Fig. 2 ist im Vergleich zu der Darstellung in Fig. 1 spiegelbildlich. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

Das in Fig. 2 dargestellte Steuerventil (1, Fig. 2) dient im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Leistungsregelventil (1, Fig. 1) nicht zur Leistungsbegrenzung der Hydropumpe 5, sondern zur Einstellung eines Drosselquerschnitts in Abhängigkeit von einem an einem Steuerdruckanschluß 80 anstehenden Steuerdruck, z. B. um einem an dem stromabwärtigen Arbeitsleitungsabschnitt 3 angeschlossenen Verbraucher in Abhängigkeit von dem Steuerdruck einen bestimmten Förderstrom der Hydropumpe 5 zuzumessen.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Leistungsregelventil (1, Fig. 1) ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Steuerventil (1, Fig. 2) der stromaufwärtige Arbeitsleitungsabschnitt 2 nicht mit der ersten radialen Öffnung 14 des Ventilzylinders 9, sondern mit der zweiten radialen Öffnung 15 des Ventilzylinders 9 verbunden. Entsprechend ist der zu dem Verbraucher führende stromabwärtige Arbeitsleitungsabschnitt 3 mit der ersten radialen Öffnung 14 des Ventilzylinders 9 verbunden. Die Verbindungsbohrung 21 ist bei der Konfiguration als Steuerventil 1, wie aus Fig. 2 zu ersehen, nicht ausgebildet. Alternativ könnte die Verbindungsbohrung 21 zwar ausgebildet aber verschlossen sein. Dies hätte den Vorteil, daß der Ventilkolben 11 in gleicher Weise gefertigt werden kann, wie der Ventilkolben 11 für die Ausbildung eines Leistungsregelventil nach Fig. 1 und daß sich somit eine weitere Reduzierung der Anzahl der verschiedenen Bauteile ergibt. Die außenseitige Stirnfläche 23 des Meßkolbens 19 grenzt an eine sich an den Steuerdruckanschluß 80 anschließende Steuerdruckkammer 81 an, so daß die außenseitige Stirnfläche 23 des Meßkolbens 19 mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird. Die innenseitige Stirnfläche 20 des Meßkolbens 19 stützt sich an dem Ventilkolben 11 ab und beaufschlagt den Ventilkolben 11 bei anstehendem Steuerdruck gegen die Rückstellfeder 30. Die Verschiebung des Ventilkolbens 11 ist dem Steuerdruck proportional.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung als fremddruckgesteuertes Steuerventil 1 wirkt die Steuerkante 82 der Ausnehmung 16 mit der ersten radialen Öffnung 14 des Ventilzylinders 9 zusammen. Im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Leistungsregelventil (1, Fig. 1) ist der Ventilkolben 11 bei dem in Fig. 2 dargestellten Steuerventil 1 axial nach unten so weit versetzt, daß das Steuerventil 1 in seiner nicht mit Steuerdruck beaufschlagten Grundstellung den Durchfluß zwischen der radialen Öffnung 15 und der radialen Öffnung 14 sperrt. Mit zunehmender Beaufschlagung mit Steuerdruck vergrößert sich der Drosselquerschnitt an der Steuerkante 82.

Der Meßkolben 19 ist z. B. durch eine Ringdichtung 83 gegenüber dem Deckelkörper 13 abgedichtet. Der Steuerdruckanschluß 80 und die Steuerdruckkammer 81 sind vorzugsweise in dem Deckelkörper 13 ausgebildet.

Sobald der Steuerdruck das Steuerventil 1 entsprechend einem vorgegebenen Drosselquerschnitt geöffnet hat, wird der Förderstrom durch das Förderstromregelventil 57 in vorbeschriebener Weise konstant gehalten. Eine Veränderung des dem angeschlossenen Verbraucher zugemessenen Förderstroms erfolgt durch eine Erhöhung bzw. Erniedrigung des dem Steuerdruckanschluß 80 zugeführten Steuerdrucks.

Ein besonderer Aspekt des erfindungsgemäßen Leistungsregelventils (1, Fig. 1) liegt darin, daß sich das Leistungsregelventil (1, Fig. 1) mit nur geringfügigen Modifikationen zu einem fremddruckgesteuerten Steuerventil (1, Fig. 2) ausbilden läßt. Die notwendigen Modifikationen bestehen lediglich in der zusätzlichen Ausbildung bzw. Abdichtung der Verbindungsbohrung 21 und dem Austausch des Deckelkörpers 13. Alle anderen Bauteile können unveränderterweise übernommen werden. Für die Serienproduktion ergibt sich daher eine geringere Anzahl zu fertigender Teile für die Herstellung von zwei Ventilen. Die Fertigungsstückkosten können daher durch die erfindungsgemäße Ausbildung beträchtlich gesenkt werden.

Claims (22)

1. Leistungsregelventil (1, Fig. 1), das in einer Arbeitsleitung (2, 3) eines hydraulischen Systems angeordnet ist und eine verstellbare Meßblende aufweist, mit
einem Ventilzylinder (9), der eine erste radiale Öffnung (14) und eine zweite radiale Öffnung (15) aufweist, die axial versetzt und mit einem Eingang und einem Ausgang der Arbeitsleitung (2, 3) verbunden sind,
einem in dem Ventilzylinder (9) axial bewegbaren Ventilkolben (11), der von einer Aufnahmebohrung (21, 40) durchsetzt ist und an einer Mantelfläche (17) eine Ausnehmung (16) aufweist, die im Bereich zumindest einer der beiden radialen Öffnungen (14, 15) des Ventilzylinders (9) eine Steuerkante (62), die zusammen mit einer der beiden radialen Öffnungen (14, 15) die Meßblende bildet, aufweist,
einem Meßkolben (19), der in der Aufnahmebohrung (21, 40) des Ventilkolbens (9) geführt ist, und
zumindest einer Rückstellfeder (30), die den Ventilkolben (9) mit einer Rückstellkraft beaufschlagt,
wobei sich eine außenseitige Stirnfläche (23) des Meßkolbens (19) an einem ortsfesten Widerlager (25) abstützt und die innenseitige Stirnfläche (20) des Meßkolbens (19) über eine Verbindungsbohrung (21) mit der Ausnehmung (16) des Ventilkolbens (9) verbunden ist.

2. Leistungsregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Hydropumpe (5) verbundener stromaufwärtiger Arbeitsleitungsabschnitt (2) an der ersten radialen Öffnung (14) des Ventilzylinders (9) angeschlossen ist und ein zu einem Verbraucher führender stromabwärtiger Arbeitsleitungsabschnitt (3) an der zweiten radialen Öffnung (15) des Ventilzylinders (9) angeschlossen ist.

3. Leistungsregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (16) an der Mantelfläche (17) des Ventilkolbens (11) eine erste Steuerkante (82) im Bereich der ersten radialen Öffnung (14) des Ventilkolbens (11) und eine zweite Steuerkante (62) im Bereich der zweiten radialen Öffnung (15) des Ventilkolbens (11) aufweist, wobei die zweite Steuerkante (62) des Ventilkolbens (11) mit der zweiten radialen Öffnung (15) des Ventilzylinders (9) so zusammenwirkt, daß die zweite radiale Öffnung (15) des Ventilzylinders (9) mit zunehmender Verschiebung des Ventilkolbens (11) gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder (30) zunehmend geschlossen wird.

4. Leistungsregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste radiale Öffnung (14) dem Meßkolben (19) abgewandt und die zweite radiale Öffnung (15) dem Meßkolben (19) zugewandt ist.

5. Leistungsregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (40) für den Meßkolben (19) an einer Stirnfläche (18) des Ventilkolbens (11) parallel zur Längsachse (22) des Ventilkolbens (11) ausgebildet ist.

6. Leistungsregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung (21) aus einer in die Aufnahmebohrung (40) für den Meßkolben (19) mündenden axialen Längsbohrung (21a) und zumindest einer die Längsbohrung (21a) mit der Ausnehmung (16) verbindenden radialen Querbohrung (21b) besteht.

7. Leistungsregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilzylinder (9) in eine Hohlbohrung (10) eines Ventilgehäuses (7) axial einschiebbar ist,
daß der Ventilkolben (11) in den Ventilzylinder (9) axial einschiebbar ist
und daß die Hohlbohrung (10) des Ventilgehäuses (7) durch einen Deckelkörper (13) verschließbar ist.

8. Leistungsregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Meßkolben (19) an dem Deckelkörper (13) abstützt, der das ortsfeste Widerlager bildet.

9. Leistungsregelventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Deckelkörper (13) ein erstes Justierelement (24) zur axialen Einstellung der Lage des Widerlagers für den Meßkolben (19) vorgesehen ist.

10. Leistungsregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (30) an einer dem Meßkolben (19) gegenüberliegenden Stirnfläche (23) des Ventilkolbens (11) angreift.

11. Leistungsregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der maximalen Verschiebung des Ventilkolbens (11) in dem Ventilzylinder (9) gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder (30) ein zweites Justierelement (33) vorgesehen ist.

12. Leistungsregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Vorspannung der Rückstellfeder (30) ein drittes Justierelement (35) vorgesehen ist.

13. Fremddruckgesteuertes Steuerventil (1, Fig. 2), das in einer Arbeitsleitung (2, 3) eines hydraulischen Systems angeordnet ist und eine verstellbare Steuerblende aufweist, mit
einem Ventilzylinder (9), der eine erste radiale Öffnung (14) und eine zweite radiale Öffnung (15) aufweist, die axial versetzt sind und mit einem Eingang und einem Ausgang der Arbeitsleitung (2, 3) verbunden sind,
einem in dem Ventilzylinder (9) axial bewegbaren Ventilkolben (11), der von einer Aufnahmebohrung (21, 40) durchsetzt ist und an einer Mantelfläche (17) eine Ausnehmung (16) aufweist, die im Bereich zumindest einer der beiden radialen Öffnungen (14, 15) des Ventilzylinders (9) eine Steuerkante (82), die zusammen mit einer der beiden radialen Öffnungen (14, 15) die Steuerblende bildet, aufweist,
einem Meßkolben (19), der in der Aufnahmebohrung (21, 40) des Ventilkolbens (9) geführt ist, und
zumindest einer Rückstellfeder (30), die den Ventilkolben (9) mit einer Rückstellkraft beaufschlagt,
wobei eine außenseitige Stirnfläche (23) des Meßkolbens (19) von einem Steuerdruck beaufschlagt ist, die innenseitige Stirnfläche (20) des Meßkolbens (19) sich an dem Ventilkolben (11) abstützt und die Aufnahmebohrung (21, 40) zu der Ausnehmung (16) des Ventilkolbens (9) hin verschlossen ist.

14. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Hydropumpe (5) verbundener stromaufwärtiger Arbeitsleitungsabschnitt (2) an der zweiten radialen Öffnung (15) des Ventilzylinders (9) angeschlossen ist und ein zu einem Verbraucher führender stromaufwärtiger Arbeitsleitungsabschnitt (3) an der ersten radialen Öffnung (14) des Ventilzylinders (9) angeschlossen ist.

15. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (16) an der Mantelfläche (17) des Ventilkolbens (11) eine erste Steuerkante (82) im Bereich der ersten radialen Öffnung (14) des Ventilkolbens (11) und eine zweite Steuerkante (62) im Bereich der zweiten radialen Öffnung (15) des Ventilkolbens (11) aufweist, wobei die erste Steuerkante (82) des Ventilkolbens (11) mit der ersten radialen Öffnung (14) des Ventilzylinders (9) so zusammenwirkt, daß die erste radiale Öffnung (14) des Ventilzylinders (9) mit zunehmender Verschiebung des Ventilkolbens (11) gegen die Rückstellkraft (30) der Rückstellfeder zunehmend geöffnet wird.

16. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste radiale Öffnung (14) dem Meßkolben (19) abgewandt und die zweite radiale Öffnung (15) dem Meßkolben (19) zugewandt ist.

17. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (40) für den Meßkolben (19) an einer Stirnfläche (18) des Ventilkolbens (11) parallel zur Längsachse (22) des Ventilkolbens (11) ausgebildet ist.

18. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilzylinder (9) in eine Hohlbohrung (10) eines Ventilgehäuses (7) axial einschiebbar ist,
daß der Ventilkolben (11) in den Ventilzylinder (9) axial einschiebbar ist und
daß die Hohlbohrung (10) des Ventilgehäuses (7) durch einen Deckelkörper (13) verschließbar ist.

19. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Deckelkörper (13) ein Steuerdruckanschluß (80) ausgebildet ist, an den sich eine Steuerdruckkammer (81) anschließt, an welche die außenseitige Stirnfläche (23) des Meßkolbens (19) angrenzt.

20. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (30) an einer dem Meßkolben (19) gegenüberliegenden Stirnfläche (23) des Ventilkolbens (11) angreift.

21. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der maximalen Verschiebung des Ventilkolbens (11) in dem Ventilzylinder (9) gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder (30) ein zweites Justierelement (33) vorgesehen ist.

22. Fremddruckgesteuertes Steuerventil nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Vorspannung der Rückstellfeder (30) ein drittes Justierelement (35) vorgesehen ist.