DE2256208A1

DE2256208A1 - Drucksteuerventil fuer hydraulikanlagen

Info

Publication number: DE2256208A1
Application number: DE2256208A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Sopha
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-11-16
Filing date: 1972-11-16
Publication date: 1974-05-22
Also published as: JPS49135219A; FR2211059A7; NL7315674A

Description

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30.10.1972 My/Gü

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART Drucksteuerventil für Hydraulikanlagen

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil für Hydraulikanlagen mit einem elektrofluidischen Wandler sowie einem von diesem betätigten, den Druck steuernden Steuerglied.

Es ist bereits ein derartiges Drucksteuerventil bekannt, dessen elektrofluidischer Wandler als Düsen-Prallplatten-Verstärker ausgebildet ist, der mit einem mit vier Druckflächen ausgestattetem Längsschieber zusammenarbeitet. Es sind' zwar neben hoher Ansprechempfindlichkeit auch kurze Verstellzeiten erreichbar,

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doch ist die Voraussetzung dafür, bedingt durch die Wirkungsweise des hydraulischen Düsen-Prallplatten-Verstärkers ein ausreichender Druck im Gesamtsystem. Erfahrungsgemäß ist ein Unterschreiten von 15 bar nicht möglich. Das ist für viele Anlagen, bei denen der Wirkungsgrad wichtig ist, viel zu hoch. Um außerdem ein zu starkes Schwanken im dynamischen Verhalten zu vermeiden, ist ein zusätzliches Druckminderventil erforderlich.

Bei der angeführten Ausführungsform ist es außerdem nicht möglich, als Hauptsteuerstufe normale, handelsübliche Teile zu verwenden, vielmehr ist ein besonderer Schieber notwendig.

Überdies sind wegen, der Grenzen des hydraulischen Verstärkers große Durchflußströme nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile ein Drucksteuerventil der genannten Bauart zu schaffen, das eine hohe Einsatzfähigkeit aufweist und das sich ferner durch besonders einfachen Aufbau auszeichnet.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Wandler als Strahlrohrverstärker ausgebildet ist.

Auf diese Weise läßt sich die elektrische Eingangsleistung zum Steuern des Druckes senken; ferner kann mit gutem Wirkungsgrad der Druck innerhalb eines großen Bereiches gesteuert werden, insbesondere hin bis zu üblichen, niedersten Drücken.

Eine besonders vorteilhafte Bauart ergibt sich, wenn der Strahlrohrverstärker an eine vom zu regelnden Druckmittelkreis unabhängige Druckmittelversorgung angeschlossen ist.

Dadurch läßt sich die erwähnte Eigenschaft des Strahlrohrverstärkers ganz wesentlich verstärkt ausnutzen, da für die Druck-

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mittelversorgung des Wandlers ein gleichbleibend hoher Druck zur Verfügung steht, während der zu regelnde Arbeitsdruck nurwenige "bar betragen kann. Auf diese Weise wird ein wesentlich geringerer Teil der sonst üblichen Eingangsleistung benötigt. Die Ansprechempfindlichkeit bleibt über einen großen Druckbereich konstant oder kann entsprechend erhöht werden.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungs-. gegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen, die vor allem einen äußerst einfachen Aufbau des Drucksteuerventils sowie eine einwandfreie Kraftübertragung begünstigen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 ein vorgesteuertes Drucksteuerventil teilweise im Schnitt;

Fig. 2 den Strahlrohrverstärker in vereinfachter Darstellung;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Teils des Drucksteuerventils im Schnitt.

Fig. 1 zeigt ein vorgesteuertes Drucksteuerventil 10 mit einer ersten Stufe 11 und einer zweiten Stufe 12. Die zweite Stufe weist in üblicher Weise in einem Hauptventilgehäuse 13 einen Zulauf 14 sowie einen Rücklauf 15 auf, in deren Verbindung ein von einer Feder 16 belasteter Ventilkörper 17 geschaltet ist, der eine Drossel 18 zwischen Zulauf 14· und einem die Feder 16 aufnehmenden Raum 19 aufweist. Ferner besitzt das Hauptventilgehäuse 13 einen zweiten Rücklauf 21 für das von der ersten Stufe zurückströmende Druckmittel. .

Am Hauptventilgehäuse 13 ist als ein Teil der ersten Stufe 11 ein Flansch 22 befestigt, der den Raum 19 abschließt und einen Düseneinsatz 23 aufnimmt. Eine Düsenpffnung 24 hat über eine

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Drosselstelle 25 im Düseneinsatz 23 mit dem Raum 19 Verbindung. Der Düsenöffnung 24 ist als Steuerglied eine federnd aufgehängte Prallplatte 26 zugeordnet, die zwischen dem Flansch und einem Gehäuse 27 eines Motorteils 28 eingespannt ist. Die Teile einer zwischen Plansch 22 und Gehäuse 27 ausgebildeten Kammer 29 haben über öffnungen 31 in der Prallplatte 26 miteinander und über Kanäle 32 im Plansch 22 mit dem zweiten Rücklauf 21 Verbindung.

Im Gehäuse 27 des Motorteils 28 ist von einer dem Flansch 22 zugewandten Planschfläche 33 aus eine Sacklochbohrung 34- angeordnet, in die ein einen Druckraum 35 begrenzender Stopfen eingeführt ist. Der Druckraum 35 nimmt dicht gleitend einen Kugelkolben 37 auf, dessen obere druckbeaufschlagte Fläche 38 über einen Kanal 39 mit einer ersten Fangdüse 41 eines als Strahlrolirverstärker ausgebildeten, elektrofluidischen V/andlers 42, und dessen untere Fläche 43 über einen Kanal 44 mit einer zweiten Fangdüse 45 Verbindung hat. Der Stopfen 36 ist durch einen Stift 46 im Gehäuse 27 gesichert und nimmt einen dicht und gleitend geführten Stößel 47 auf, der mit seinem vom Kugelkolben 37 abgewandten Ende an einem kugelförmigen, in der Sacklochbohrung 34 geführten Übertragungsglied 48 anliegt, das seinerseits an der Prallplatte 26 anliegt. Ein zwischen übertragungsglied 48 und Stopfen 36 ausgebildeter Raum 49 ist über einen Kanal 51 im Gehäuse 27 mit der Kammer 29 verbunden. Außerdem weist das Gehäuse 27 noch einen Anschluß 52 für eine Steuerölleitung 53 auf, über welche der elektrofluidische Wandler Druckmittel von einem gesonderten Druckmittelkreis 54 erhält.

Am Motorteil 28 befestigt ist der eigentliche elektrofluidische Wandler 42, den Fig. 2 vereinfacht im Schnitt zeigt. Neben den Fangdüsen 41, 45 und dem Steueröl-Anschluß 52 weist er einen Rücklauf-Anschluß 55 sowie einen elektrischen Eingang 56 auf. Ein Strahlrohr 57 ist in bekannter V/eise mit Hilfe eines Elektromagnets 58 betätigbar.

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Mit dem Drucksteuerventil 10 läßt' sich, der Druck am Zulauf 14 in einem Bereich· zwischen einem minimalen Druck und einem maximalen Druck steuern. Der minimale Druck ergibt sich aus dem Druck, den das Druckmittel braucht, um durch die Drossel 18 zu strömen, proportional zur Druckdifferenz zwischen dem Druck im Zulauf 14 und dem Druck im Raum 19· Die Druckdifferenz ergibt sich aus der Vorspannung und der Federsteife der Feder 16. Die Prallplatte 26 gegenüber der Düsenöffnung 24 ist dabei ganz entlastet und trägt zur Minimaldruckerhöhung kaum bei.

Wird nun infolge eines Signals am elektrischen Eingang 56 mit Hilfe des Elektromagneten 58 das Strahlrohr 57 so ausgelenkt, daß sich der Druck in der Fangdüse 41 entsprechend erhöht,'so wirkt dieser erhöhte Druck auf die Fläche 38 des Kugelkolbens 37. Dieser drückt seinerseits über den Stößel 47 und das Übertragungsglied 48 auf die Prallplatte 26, wodurch sich der Abstand zwischen der Prallplatte 26 und der Düsenöffnung 24 verringert. Steigt die Kraft am Kugelkolben 37 über den Betrag, der den erwähnten Abstand zu Null macht, so steigt proportional dazu der Druck im Zulauf 14. Übersteigt der Druck im Zulauf den vorgegebenen Wert und damit die Kraft auf die Prallplatte 26 infolge dieses Druckes in der Düsenöffnung 24 die Kraft am Kugelkolben 37j so wird sich ein Steuerstrom vom Zulauf 14 über die Drossel 18, den Raum 19, die Düsenöffnung 24, die Kammer und die Kanäle 32 zum zweiten Rücklauf 21 ausbilden, und der Ventilkörper 17 wird in üblicher V/eise den Zulauf 14 zum Rücklauf 15 entlasten. Auf diese Weise läßt sich der Druck im Zulauf 14 über einen bestimmten Bereich schnell und genau steuern.

Am Stößel 47 austretendes Lecköl kann über den Kanal 51 sowie die öffnungen 31 in der Prallplatte 26 Jederzeit in den zweiten Rücklauf 21 abströmen. Ferner erlaubt das kugelförmige Übertragungsglied 48 eine von Querkräften freie Übertragung der Kraft vom Kugelkolben 38 auf die Prallplatte 26. Die gleichachsige Anordnung von Kugelkolben 38, Stößel 47, Übertragungsglied 48, Prallplatte 26 und Düse 23 erlaubt eine äußerst einfache und

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zweckmäßige Bauart, die noch durch die Verwendung von Kugeln zusätzlich unterstützt wird. Die Prallplatte 26 ist federnd gelagert, um eine proportionale Abhängigkeit zwischen Kraft und Weg zu erhalten; bei fehlendem Vorsparmsighal' ist die Düsenöffnung 24- von der Prallplatte 26 nicht verschlossen, so daß sich kein Druck im Zulauf 14 aufbauen kann.

Die gesonderte Druckmittelversorgung 5^ stellt dem Strahlrohrverstärker 42 einen konstanten, vom Arbeitskreis unabhängigen Steuerdruck, der z. B. 50 bar betragen kann, zur Verfügung. Somit läßt sich auch bei Drücken im Zulauf 14- von nur wenigen bar eine einwandfreie Drucksteuerung bei geringer elektrischer Eingangsleistunp; erreichen.

Die aus dem Produkt von Druck in der zweiten Fangdüse 4-5 mal Fläche des Stößels 47 sich ergebende Kraft ist bei einer Drucksteuerung vernachlässigbar gering.

Fig. 3 zeigt ein Teil einer zweiten Ausführungsform eines besonders zweckmäßig bauenden Drucksteuerventils 60, bei dem im übrigen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Kugelkolben 37 sowie der Stößel 47 sind in einer Buchse 61 angeordnet, die in eine abgesetzte Bohrung 62 des Gehäuses 27 gesetzt ist. In der Buchse 61 angeordnete O-Ringe 63 übernehmen die Abdichtung der verschiedenen mit Druckmittel beaufschlagen Räume.

Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich, anstelle des Düse -Prallplatten-Ventils in der ersten Stufe ein übliches Kegelventil zu verwenden oder eine anders gebaute zweite Stufe vorzusehen. Auch kann der Kugelkolben, der Stößel und das Übertragungsglied durch ein z. B. einstückiges Bauteil ersetzt werden, oder.die Prallplatte mit ihrer federnden Aufhängung zweiteilig ausgebildet werden oder das Drucksteuerventil kann als direktgesteuertes Ventil ausgebildet sein, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, wie er durch die Ansprüche definiert ist. Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand auf Druckminder-, Zuschalt- und Abschaltventile anwendbar.

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Claims

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Ansprüche

.) Drucksteuerventil für Hydraulikanlagen mit einem elektrofluidischen Wandler sowie einem von diesem betätigten, den Druck steuernden Steuerglied, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler als Strahlrohrverstärker (42) ausgebildet ist.
2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlrohrverstärker (42) an eine vom zu regelnden Druckmittelkreis unabhängige Druckmittelversorgung (54) angeschlossen ist.
3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-' zeichnet, daß wenigstens eine Fangdüse (41) des Strahlrohrverstärkers (42) mit einer druckbeaufschlagten Fläche (38) eines Kolbens (37) Verbindung hat, der das zu steuernde Steuerglied (26) entgegen der vom zu regelnden Druck herrührenden Kraft belastet.
4. Drucksteuerventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Fangdüse (45) des Strahlrohrverstärkers (42) mit einer zweiten druckbeaufschlagten Fläche (43) des Kolbens (37) Verbindung hat und daß der zweiten Fläche ein kräfteübertragendes Element (47) zugewandt ist.

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5. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (27) eine Sacklochbohrung (34) ausgebildet ist, in der durch einen gehäusefest angeordneten Stopfen (36) ein einen Kugelkolben (37) aufnehmender Druckraum (35) ausgebildet ist und daß im Stopfen (36) ein die Kraft vom Kugelkolben (37) auf das Steuerglied (26) übertragender Stößel (47) dicht und gleitend geführt ist.
6. Drucksteuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Druck steuernde Steuerglied als federnd gelagerte Prallplatte (26) ausgebildet ist und in > tile Wirkverbindung zwischen Prallplatte (26) und Stößel (47) ein in der Bohrung (34) geführtes, kugelförmiges Übertragungsglied (48) geschaltet ist.
7. Drucksteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkolben (37)» der Stößel (47), das Übertragungsglied (48), die Prallplatte (26) sowie die zugehörige Düsenöffnung (24) mindestens nahezu gleichachsig angeordnet sind.
8. Drucksteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Bohrung (34) zwischen Stopfen (36) und über-

. tragungsglied (48) ausgebildete Raum (49) über einen Kanal (51) im Gehäuse (27) sowie über öffnungen (31) in der Prallplatte (26) zu einem Rücklauf (32) entlastet ist.

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9. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung als erste Stufe (11) eines vorgesteuerten Drucksteuerventils (10).
10. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 9_t dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (27) eine abgesetzte Bohrung (62) aufweist, deren Abschnitt"größeren ' Durchmessers eine Buchse (61) aufnimmt, die einen einen Kugelkolben (37) aufnehmenden Druckraum (35) aufweist und in der ein die Kraft vom Kugelkolben auf das Steuerglied (26) übertragender Stößel (47) dicht und gleitend geführt ist. ' ·.. 4

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