DE19955522A1

DE19955522A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms

Info

Publication number: DE19955522A1
Application number: DE1999155522
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Steudel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2001-05-23

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms (10) zumindest eines belasteten Arbeitsmittels (12) mit wenigstens einem Sperrventil (14), das einen Hauptventilkörper (16) aufweist, der mit einem Hauptventilsitz (18) zusammenwirkt, und mit einem von einem Stellelement (20) betätigbaren Vorsteuerventilkörper (22), der mit einem Vorsteuerventilsitz (24) zusammenwirkt und über den ein den Hauptventilkörper (16) in Schließrichtung (26) belastender Druck in einem zwischen dem Hauptventilkörper (16) und zumindest einem angrenzenden Bauteil (28) angeordneten Ventildruckraum (30) steuerbar ist, der über einen Drosselquerschnitt einer Drosselstelle (32) mit dem belasteten Arbeitsmittel (12) hydraulisch verbunden ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß ein am Vorsteuerventilkörper (22) angeordnetes Bauteil (34) den Drosselquerschnitt beim Schließen des Vorsteuerventilkörpers (22) reduziert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms eines belasteten Arbeits mittels mit zumindest einem Sperrventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 41 40 604 A1 ist eine gattungsbildende Vorrichtung mit einem Sperrventil bekannt, in dem ein Hauptventilkörper angeordnet ist. Der Hauptventilkörper wirkt mit einem gehäu sefesten Hauptventilsitz zusammen. Im Hauptventilkörper ist ein Vorsteuerventilkörper angeordnet, welcher mit einem Ven tilsitz im Hauptventilkörper zusammenwirkt. Der Hauptventil körper wird durch die Wirkung des Drucks in einem Ven tildruckraum an einer seiner Stirnseiten in den Hauptventil sitz gedrückt. Der Ventildruckraum ist über eine Drosselstel le mit einem Arbeitszylinder verbunden. Über eine variable Drosselstelle, deren Öffnungsquerschnitt durch den Vorsteuer ventilkörper gesteuert wird, kann mit Hilfe eines elektromag netischen Aktuators der Druck im Ventildruckraum und damit die Lage des Hauptventilkörpers im Sperrventil beeinflußt werden. Die Lage des Hauptventilkörpers im Sperrventil be stimmt den Ölstrom vom Arbeitszylinder in einer Rücklauflei tung. Wird das Vorsteuerventil durch den elektromagnetischen Aktuator geschlossen, steigt der Druck im Ventildruckraum sprungartig an und der Hauptventilkörper schließt ungedämpft mit einer schnellen Bewegung.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms zumindest eines belasteten Arbeitsmittels mit wenigstens einem Sperrventil, das einen Hauptventilkörper aufweist, der mit einem Hauptventilsitz zu sammenwirkt. Ferner besitzt das Sperrventil einen von einem Stellelement betätigbaren Vorsteuerventilkörper, der mit ei nem Vorsteuerventilsitz zusammenwirkt und über den ein den Hauptventilkörper in Schließrichtung belastender Druck in ei nem zwischen dem Hauptventilkörper und zumindest einem an grenzenden Bauteil angeordneten Ventildruckraum steuerbar ist. Der Ventildruckraum ist über einen Drosselquerschnitt einer Drosselstelle mit dem belasteten Arbeitsmittel hydrau lisch verbunden.

Es wird vorgeschlagen, daß ein am Vorsteuerventilkörper ange ordnetes Bauteil den Drosselquerschnitt beim Schließen des Vorsteuerventilkörpers reduziert. Beim Schließvorgang des Sperrventils kann durch den reduzierten Drosselquerschnitt der Zustrom des Druckmittels in den Ventildruckraum vermin dert werden. Der Druck im Ventildruckraum steigt verzögert an, wodurch sich die Zeitdauer des Schließvorgangs des Haupt ventilkörpers entsprechend verlängert. Es kann vorteilhaft erreicht werden, daß der Hauptventilkörper gedämpft schließt. Druckspitzen im Druckmittel sowie deren Auswirkungen auf das Arbeitsmittel können reduziert werden.

Besonders vorteilhaft kann mit der erfindungsgemäßen Lösung bei einem Hubwagen ein gedämpftes Verzögern seiner Gabel er reicht werden. Ein Nachschwingen kann weitgehend vermieden und die Sicherheit kann erhöht werden. Ferner können durch die gedämpfte Schließbewegung des Hauptventilkörpers der Ver schleiß am Hauptventilkörper und an seinem Hauptventilsitz reduziert und die Lebensdauer erhöht werden.

Mit einer Öffnungsbewegung des Vorsteuerventilkörpers vergrö ßert das Bauteil den Drosselquerschnitt. Eine Geschwindigkeit des Hauptventilkörpers in Öffnungsrichtung kann weitgehend unabhängig von einer Geschwindigkeit in Schließrichtung ein gestellt werden. Vorteilhaft kann eine Vergrößerung der Öff nungsgeschwindigkeit und ein damit verbundener Verschleiß des Hauptventilkörpers vermieden werden. Ferner können durch den zunehmenden Drosselquerschnitt und durch die Relativbewegung des Bauteils zur Drosselstelle Verschmutzungen der Drossel stelle und eine dadurch bedingte Funktionsbeeinträchtigung weitgehend vermieden werden. Durch die Relativbewegung kann die Drosselstelle von Schmutzpartikeln gereinigt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß das Bauteil rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Eine Verdrehsi cherung kann entfallen. Für besondere Anwendungen können je doch andere Bauformen des Bauteils sinnvoll erscheinen, bei spielsweise kann das Bauteil von einem Quader gebildet sein, der in einer Nut des Hauptventilkörpers geführt ist und den Hauptventilkörper und den Vorsteuerventilkörper verdrehsicher verbindet usw.

Um möglichst weitgehend Standardbauteile verwenden zu können und eine gute Führung des Bauteils zu erreichen, wird vorge schlagen, daß das Bauteil ein in axialer Richtung am Vorsteu erventilkörper befestigter und im Hauptventilkörper geführter Ring ist. Der Ring kann mit einer zylindrischen oder mit ei ner dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden anderen Mantel fläche ausgeführt sein, beispielsweise kegelförmig usw.

Ferner wird vorgeschlagen, daß der Vorsteuerventilkörper zum Ring ein radiales Spiel aufweist, und der Vorsteuerventilkör per in seiner geschlossenen Stellung durch seinen Vorsteuer ventilsitz in seiner radialen Position bestimmt ist. Der Vor steuerventilkörper wird durch seinen Vorsteuerventilsitz in der Schließbewegung radial in eine vorteilhafte Sitzposition geführt. Fertigungstoleranzen können ausgeglichen und eine besonders gute Dichtwirkung kann erreicht werden.

Um Bauteile und Montageaufwand einsparen zu können, kann das Bauteil und der Vorsteuerventilkörper auch einstückig ausge führt sein.

Ferner wird vorgeschlagen, daß das Bauteil den Ventildruck raum in einen ersten Druckraum und in einen zweiten Druckraum aufteilt, und daß der erste Druckraum über einen Kanal mit dem zweiten Druckraum verbunden ist. Hierdurch können die zwei Ventildruckräume als gemeinsamer Ventildruckraum zusam menwirken. Der Kanal kann besonders einfach und kostengünstig im Bereich des Rings, vor dessen Montage, eingebracht werden, beispielsweise durch Fräsen. Ferner ist möglich, einen die Druckräume verbindenden Kanal in den Hauptventilkörper einzu bringen.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung eines hydrauli schen Volumenstroms 10 zumindest eines belasteten Arbeitsmit tels 12 mit wenigstens einem Sperrventil 14, das einen Haupt ventilkörper 16 aufweist, der mit einem Hauptventilsitz 18 zusammenwirkt. Ferner besitzt das Sperrventil 14 ein von ei nem Stellelement 20 betätigbaren Vorsteuerventilkörper 22, der mit einem Vorsteuerventilsitz 24 zusammenwirkt und über den ein den Hauptventilkörper 16 in Schließrichtung 26 bela stender Druck in einem Ventildruckraum 30 steuerbar ist. Der Ventildruckraum 30 ist vom Hauptventilkörper 16, von einem Ventileinsatz 48, von einem Bauteil 28 und vom Stellelement 20 begrenzt. Der Ventildruckraum 30 ist über einen Drossel querschnitt einer Drosselstelle 32 mit dem belasteten Ar beitsmittel 12 hydraulisch verbunden.

Erfindungsgemäß besitzt die Vorrichtung ein am Vorsteuerven tilkörper 22 angeordnetes Bauteil 34, daß den Drosselquer schnitt der Drosselstelle 32 beim Schließen des Vorsteuerven tilkörpers 22 reduziert. Das Bauteil 34 ist rotationssymme trisch als Ring ausgeführt. Der Ring 34 ist in axialer Rich tung am Vorsteuerventilkörper 22 durch einen Absatz 56 und einen Spannring 42 befestigt und im Hauptventilkörper 16 in radialer Richtung geführt. Der Vorsteuerventilkörper 22 weist zum Ring 34 ein radiales Spiel 54 auf und ist in seiner ge schlossenen Stellung durch seinen Vorsteuerventilsitz 24 in seiner radialen Position bestimmt. Der Ring 34 teilt den Ven tildruckraum 30 in einen ersten Druckraum 36 und in einen zweiten Druckraum 38 auf. Der erste Druckraum 36 ist über ei nen Kanal 40 mit dem zweiten Druckraum 38 verbunden. Der Ka nal 40 ist in den Vorsteuerventilkörper 22 eingefräst.

Im geschlossenen Zustand des Sperrventils 14 ist der Vorsteu erventilkörper 22 durch eine Federkraft in Schließrichtung 26 in seinen Vorsteuerventilsitz 24 gedrückt. Das Sperrventil 14 öffnet, indem das Stellelement 20 aktiviert wird Und eine Kraft auf den Vorsteuerventilkörper 22 in seine Öffnungsrich tung 44 ausübt. Der Vorsteuerventilkörper 22 verschiebt sich aus dem Vorsteuerventilsitz 24 im Hauptventilkörper 16 in Öffnungsrichtung 44, so daß der Ventildruckraum 30 über den Vorsteuerventilsitz 24 und die Bohrung 46 in einen Rücklauf 50 entlastet ist. Der in axialer Richtung am Vorsteuerventil körper 22 befestigte Ring 34 folgt dem Vorsteuerventilkörper 22 in seiner Bewegung und vergrößert damit den Querschnitt der Drosselstelle 32. Der Zustrom von Druckmittel durch die Drosselstelle 32 in den Ventildruckraum 30 ist kleiner als der Abstrom von Druckmittel aus dem Ventildruckraum 30 über den Vorsteuerventilsitz 24 und die Bohrung 46. Der Hauptven tilkörper 16 folgt dem Vorsteuerventilkörper 22 in seiner Be wegung in Öffnungsrichtung 44 bis sich eine Gleichgewichtsla ge einstellt und maximal bis zu einem Gehäuseteil 52. Über den Kanal 40 kann ein Druckausgleich zwischen den Ven tildruckräumen 36, 38 stattfinden.

Der Schließvorgang wird eingeleitet, indem das Stellelement 20 abgeschaltet wird und sich der Vorsteuerventilkörper 22 mit dem in axialer Richtung befestigten Ring 34 durch die Fe derkraft in Schließrichtung 26 in seinen Vorsteuerventilsitz 24 im Hauptventilkörper 16 verschiebt. Kurz bevor der Vor steuerventilkörper 22 die Bohrung 46 verschließt, reduziert der Ring 34 den Querschnitt der Drosselstelle 32. Der Zulauf von Druckmittel über die Drosselstelle 32 in den Ventildruck raum 30 ist vermindert. Der Druck im Ventildruckraum 30 steigt verzögert an, wodurch sich die Zeitdauer des Schließ vorgangs des Hauptventilkörpers 16 entsprechend verlängert. Es wird vorteilhaft ein gedämpftes Schließen des Hauptventil körpers 16 erreicht. Druckspitzen im Druckmittel sowie deren Auswirkungen auf das Arbeitsmittel 12 werden vermieden. Der in Schließrichtung 26 federkraftbelastete Vorsteuerventilkör per 22 folgt der Bewegung des Hauptventilkörpers 16.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumen stroms (10) zumindest eines belasteten Arbeitsmittels (12) mit wenigstens einem Sperrventil (14), das einen Hauptventil körper (16) aufweist, der mit einem Hauptventilsitz (18) zu sammenwirkt, und mit einem von einem Stellelement (20) betä tigbaren Vorsteuerventilkörper (22), der mit einem Vorsteuer ventilsitz (24) zusammenwirkt und über den ein den Hauptven tilkörper (16) in Schließrichtung (26) belastender Druck in einem zwischen dem Hauptventilkörper (16) und zumindest einem angrenzenden Bauteil (28) angeordneten Ventildruckraum (30) steuerbar ist, der über einen Drosselquerschnitt einer Dros selstelle (32) mit dem belasteten Arbeitsmittel (12) hydrau lisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Vor steuerventilkörper (22) angeordnetes Bauteil (34) den Dros selquerschnitt beim Schließen des Vorsteuerventilkörpers (22) reduziert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (34) rotationssymmetrisch ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (34) ein in axialer Richtung am Vorsteuerventil körper (22) befestigter und im Hauptventilkörper (16) geführ ter Ring (34) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerventilkörper (22) zum Ring (34) ein radiales Spiel (54) aufweist, und der Vorsteuerventilkörper (22) in seiner geschlossenen Stellung durch seinen Vorsteuerventil sitz (24) in seiner radialen Position bestimmt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (34) und der Vorsteuerventil körper (22) einstückig ausgeführt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Bauteil (34) den Ventildruck raum (30) in einen ersten Druckraum (36) und in einen zweiten Druckraum (38) aufteilt, und daß der erste Druckraum (36) über einen Kanal (40) mit dem zweiten Druckraum (38) verbun den ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (40) in den Vorsteuerventilkörper (22) eingebracht ist.