DE2602844A1

DE2602844A1 - Elektrisch gesteuertes druckregelventil

Info

Publication number: DE2602844A1
Application number: DE19762602844
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Karmeyer; Lothar Nemetz; Karl Heinz Thode; Juergen Dr Ing Zick
Original assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Current assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Priority date: 1976-01-27
Filing date: 1976-01-27
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2602844B2

Description

Elektrisch-gesteuertes Druckregelventil
Die Erfindung betrifft ein elektrisch-gesteuertes Dreiwege-Druckregelventil mit einem von dem Eingangs- oder Versorgungsdruck in weiten Grenzen, praktisch unabhängigen, einem eingegebenen elektrischen Signal, proportionalen Ausgangs- bzw. Steuerdruck, insbesondere zur Betätigung von öldruckgesteuerten Wegeventilen, sonstigen Steuer- oder Arbeitselementen o.dgl. mit einem durch einen Regelmagnet betätigten Vorsteuerventil, wobei das Vorsteuerventil als Kegelsitzventil ausgebildet ist und der Magnet direkt auf den Steuerkegel, welcher die Einstellung des Austrittequerschnittes von der Vorsteuerkammer zum Tank vornimmt, wirkt und die Vorsteuerdrücke jeweils linear proportional den an den Magneten wirkenden elektrischen Steuerspannungen sind und die in den Öleingang zur Vorsteuerkammer eingeführte Drossel zusammen mit dem variablen Austrittequerachnitt das Druckverhältnis - Versorgungsdruck / Vorsteuerdruck / Tankdruck bewirkt, sowie mit einem nachgeschalteten in einem Gehäuse mit einem Ringraum für den Tank-Anschluß und einem weiteren Ringraum für den Versorgungsdruck längsbeweglichen, zylindrischen, beide Ringräume stets überdeckenden und auf beiden Stirnflächen durch Öldruck beaufschlagten Hauptsteuerkolben.
Elektrisch-gesteuerte Druckregelventile mit einem vom Eingangs- oder Versorgnngsdruck in weiten Grenzen, praktisch unabhängigen, einem eingegebenen elektrischen Signal, linear proportionalen Ausgangsdruck, insbesondere zur Steuerung, d.h. Betätigung von öldruckgesteuerten Wegeventilen, Bremsen, Kupplungen und sonstigen Steuer- und Arbeitselementen sind durch die OS 23 31 424 bekannt und gemäß P 24 60 404 weiterentwickelt. Mit diesen Ventilen ist es möglich, einem genau vorbestimmten, einem elektrischen Signal, proportionalen Ausgangsdruck, d.h. Steuerdruck auf den/die Steuerkolben eines Steuer- oder Arbeitselementes o.dgl. zu geben und damit diese feinfühlig steuern.
Der Nachteil der erwähnten Ausführungen und auch sonst bekannter Ventile ähnlicher Bauweisen, wie auch bei anders gebauten Ventilen ist, daß bei großen Steuerleistungen, die auf den/die Kolben der Steuer- oder Arbeitselemente wirkenden Steuerdrücke von dem in den Tank abströmenden Rücklauföl mit beeinflußt werden, insbesondere, wenn die Umsteuerungen und damit die Veränderungen der Steuerdrücke schnell und exakt erfolgen und damit der Steuerkolben der Steuer-oder Arbeitselemente schnell hin und her bewegt werden soll. Auch bauen die bekannten Druckregelventile bei großen Steuerleistungen verhältnismäßig groß und erfordern große Steuervolumina.
Große Steuervolumina lassen sich naturgemäß nicht so schnell regeln wie kleinere Steuervolumina und werden auch stärker durch Lecköl und durch Druckstöße bei Abfluß in die Tankleitung usw. beeinflußt.
Wenn Arbeitsbewegungen stoßfrei und schwingungsfrei und doch schnell geregelt werden sollen, ist dies am zweckmäßigsten über kleine Steuervolumina zu erreichen.
Demgemäß ist die Aufgabe der Erfindung zur hydraulischen Steuerung bzw Betätigung von Steuer- und Arbeitselementen, die große Steuerleistungen erfordern, ein elektrisch-gesteuertes Druckregelventil mit einem vom Versorgungsdruck unabhängigen, dem eingegebenen elektrischen Signal proportionalen auf den/die Steuerkolben der Steuer-oder Arbeitselemente wirkenden Ausgangs- bzw. Steuerdruck zu entwickeln, das auch bei schnellen Veränderungen des elektrischen Steuersignals den Ausgangsdruck frei von Schwingungen und Druckstößen steuert und laufend weitmöglichst verzögerungsfrei mit dem eingegebenen elektrischen Signal in Übereinstimmung hält und außerdem große Steuerleistungen erbringen kann, diese aber mit kleinen Steuervolumina bewirkt und dabei der Ausgangs druck vom Druck im Steuerpumpen- d.h. im Versorgungskreis unabhängig bleibt.
Dies wird durch eine Ventilausführung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Hauptsteuerkolben 5 einerseits durch den im Vorsteuerteil 3 aufgebauten Vorsteuerdruck 8 und andererseits durch den zu bewirkenden Ausgangsdruck 14 beaufschlagt wird und er eine zum Ausgangsdruckraum 14 offene Innenbohrung 6 sowie in seinem mittleren Bereich Querbohrungen 16, deren Durchmesser dem Abstand der Steuerkanten der beiden Ringräume 9, 10 im Gehäuse entspricht, aufweist, daß der Öleingang in die Vorsteuerkammer 8 über die Drossel 18 aus dem Versorgungsdruckraum 10 erfolgt und beim Übereinstimmen des Ausgangsdruckes 14 mit dem Vorsteuerdruck 8 die Querbohrungen des Kolbens mit den Steuerkanten der beiden Ringräume im Gehäuse korrespondieren. Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerkolben 5 einerseits durch den im Vorsteuerventil 3 aufgebauten Vorsteuerdruck 8 und andererseits durch den zu bewirkenden Ausgangsdruck 14 beaufschlagt wird und er eine zum Ausgangsdruckraum 14 offene Innenbohrung 6 sowie in seinem mittleren Bereich Querbohrungen 16, deren Durchmesser dem Abstand der Steuerkanten der beiden Ringräume 9, 10 im Gehäuse entspricht, aufweist, daß der Öleingang in die Vorsteuerkammer 8 über die Drossel 19 bzw. 21 aus dem Ausgangsdruckraum erfolgt und eine zusätzlich zum Vorsteuerdruck auf den Hauptsteuerkolben gegen den Ausgangsdruck wirkende Druckfeder 22 bewirkt, daß die Druckdifferenzen zwischen dem Ausgangsdruck und dem Druck in der Vorsteuerkammer immer gleich bleiben und nur durch die beim Korrespondieren der Querbohrungen des Kolbens mit den Vorsteuerkanten der beiden Ringräume wirksame Federkraft bestimmt werden.
Die erfindungsgemäßen Ventilausführungen erbringen mit kleinen Steuervolumina große Steuerleistungen, d.h. sie benötigen nur kleine Vorsteuerölmengen, um große Arbeitsölmengen zu steuern. Gegenüber den bekannten Druckregelventilen haben die erfindungsgemäßen Ventile einen verhältnismäßig einfachen Aufbau und bauen im Verhältnis zu den erbringenden großen Steuerleistungen verhältnismäßig klein. Sie arbeiten schwingungs- und stoßfrei, reagieren feinfühlig und die hydraulischen Signale auf die nachgeschalteten Steuer- oder Arbeitselemente folgen ohne Verzögerung, d.h. mit geringsten Zeitkonstanten dem eingegebenen elektrischen Signal und die Steuer- bzw. Arbeitselemente bleiben frei von Schwingungs- und Druckerregungen durch die Vorsteuerung.
Bei Ausführung des Ventils nach Anspruch 2 sind Änderungen der Druckverhältnisse im Vorsteuerraum ohne Einfluß auf die Steuerölmengen.
Dieses wirkt sich in einer weiteren Verbesserung der Linearität der Steuercharakteristik aus.
Die erfindungsgemäßen Ventilausführungen sind beispielsweise, ohne daß damit der Erfindungsgedanke eingeschränkt wird, in den Figuren 1 bis 3 gezeigt und nachstehend beschrieben: Fig. 1) zeigt im Querschnitt die prinzipielle Ausführung des Ventiles nach Anspruch 1.
Fig. 2) zeigt im Querschnitt die prinzipielle Ausführung des Ventiles nach Anspruch 2.
Fig. 3) zeigt eine Variation der Ausführung nach Anspruch 2, in dem die Drossel im Eingang zur Vorsteuerkammer im Kolbenboden angeordnet ist.
Es bedeuten: 1) der elektrische Magnet 2) der Steuerkegel des Vorsteuerventiles 3) der Kugelsitz des Vorsteuerventiles 4) das Ventilgehäuse 5) der Steuerkolben 6) die nach dem Ausgangsdruckraum 14 offene Innenbohrung im Hauptsteuerkolben 5 7) 8) Vorsteuerkammer 9) Ringraum für den Tankanschluß 10) Ringraum für den Versorgungs- bzw. Eingangsdruck 11) 12) Anschluß für den Versorgungsdruck bzw. Eingangsdruck 13) Ventilanschluß zum Tank 14) Druckraum für den Ausgangs- bzw. Steuerdruck mit Anschluß 15) Anschluß an den Versorgungsdruck für das über die Drossel 18 der Vorsteuerkammer zuströmende 0l 16) Querbohrung im Haupteteuerkolben, die mit den Steuerkanten der beiden Ringräume für den Tankanschluß und Versorgungsdruck korrespondieren 17) Anschluß zum Tank 18) Drossel für den Öleingang in die Vorsteuerkammer (Fig. 1) 19) Drossel für den Öleingang in die Vorsteuerkammer (Fig. 2) 20) Anschluß an den Ausgangsdruck für das über die Drossel 19 in die Vorsteuerkammer zuströmende Öl (Fig. 2) 21) Drossel im Kolbenboden des Hauptsteuerkolbens zum Einströmen von Öl vom Ausgangsdruckraum in die Vorsteuerkammer (Fig. 3).
Falls diese Drossel im Kolbenboden angeordnet ist, entfällt selbstverständlich die Drossel 19 mit Anschluß 20 22) Druckfeder, die gemäß Anspruch 2 den Hauptsteuerkolben gegen den Ausgangsdruck zusätzlich zum Vorsteuerdruck drückt.
Der Vorsteuerdruck wird in der Vorsteuerkammer 8 durch den Magneten 1 über den Ventilkegel 2 aufgebaut. Der Druck in der Vorsteuerkammer 8 ist linear proportional der auf dem Magneten 1 wirkenden Kraft, d.h. dem eingegebenen elektrischen Signal. Ist der Druck in der Vorsteuerkammer größer als der Ausgangsdruck, wird der Kolben gegen den Ausgangsdruck verschoben und es kann Öl aus dem Ringraum für den Versorgungsdruck über die Querbohrungen 16 im Hauptsteuerkolben in den Ausgangsdruck raum einströmen. Ist der Ausgangsdruck größer als der vorgegebene Vorsteuerdruck, drückt der Ausgangsdruck den Hauptsteuerkolben gegen den Vorsteuerdruck und es kann Öl aus dem Ausgangsdruckraum über die Querbohrungen im Hauptsteuerkolben in den Ringraum für den Tankanschluß abströmen. Stimmen Vorsteuerdruck und Ausgangsdruck überein, korrespondieren die Querbohrungen im Hauptsteuerkolben mit den Steuerkanten der beiden Ringräume für den Tankanschluß und Versorgungsdruck. Leerseite

Claims

Patentansprüche Elektri sch gesteuertes Dreiwege-Druckregelventil mit einem von dem Eingangs- oder Vers gungsdruck in weiten Grenzen, praktisch unabhängigen, einem eingegebenen elektrIschen Signal, proportionalen Ausgangs- bzw. Steuerdruck, insbesondere zur Betätigung von druck gesteuerten Wegeventilen, sonstigen Steuer- oder Arbeitselementen o.dgl. mit einem durch einen Regelmagnet betätigten Vorsteuerventil, wobei das Vorsteuerventil als Kegelsitzventil ausgebildet ist und der Magnet direkt auf den Steuerkegel, welcher die Einstellung des Austrittsquerschnittes von der Vorsteuerkammer zum Tank vornimmt, wirkt und die Vorsteuerdrücke jeweils linear, proportional den an den Magneten wirkenden elektrischen Steuerspannungen sind und die in den Öleingang zur Vorsteuerkammer eingeführte Drossel zusammen mit dem variablen Austrittsquerschnitt das Druckverhältnis - Versorgungsdruck / Vorsteuerdruck / Tankdruck bewirkt, sowie mit einem nachgeschalteten in einem Gehäuse mit einem Ringraum für den Tankanschluß und einem weiteren Ringraum für den Versorgungsdruck längs beweglichen, zylindrischen, beide Ringräume stets überdeckenden und auf beiden Stirnflächen durch Öldruck beaufschlagten Hauptsteuerkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerkolben(5)einerseits durch den im Vorsteuerventil(3) aufgebauten Vorsteuerdruck(8)und andererseits durch den zu bewirkenden.Ausgangsdruck(14)beaufschlagt wird und er eine zum Ausgangsdruckraum(14)offene Innenbohrung (6) sowie in seinem mittleren Bereich Querbohrungen(16), deren Durchmesser dem Abstand der Steuerkanten der beiden Ringräume(9, iO)im Gehäuse entspricht, aufweist, daß der Öleingang in die Vorsteuerkammer(8)über die Drossel(18)aus dem Versorgungsdruckraum(1O)erfolgt und beim Übereinstimmen des Ausgangsdruckes(14)mit dem Vorsteuerdruck(8)die Querbohrungen des Kolbens mit den Steuerkanten der beiden Ringräume im Gehäuse korrespondieren.
2 ) Elektrisch-gesteuertes Dreiwege-Druckregelventil mit einem von dem Eingangs- oder Versorgungsdruck in weiten Grenzen, praktisch unabhängigen, einem eingegebenen elektrischen Signal, proportionalen Ausgangs- bzw. Steuerdruck, insbesondere zur Betätigung von öldruckgesteuerten Wegeventilen, sonstigen Steuer- oder Arbeitselementen o.dgl. mit einem durch einen Regelmagnet betätigten Vorsteuerventil, wobei das Vorsteuerventil als Kegelsitzventil ausgebildet ist und der Magnet direkt auf den Steuerkegel, welcher die Einstellung des Austrittsquerschnittes von der Vorsteuerkammer zum Tank vornimmt, wirkt und die Vorsteuerdrücke jeweils linear proportional den an den Magneten wirkenden elektrischen Steuerspannungen sind und die in den Öleingang zur Vorsteuerkammer eingeführte Drossel zusammen mit dem variablen Austrittsquerschnitt das Druckverhältnis - Versorgungsdruck / Vorsteuerdruck / Tankdruck bewirkt, sowie mit einem nachgeschalteten in einem Gehäuse mit einem Ringraum für den Tankanschluß und einem weiteren Ringraum für den Versorgungsdruck längs beweglichen, zylindrischen, beide Ringräume stets überdeckenden und auf beiden Stirnflächen durch Öldruck beaufschlagten Hauptsteuerkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerkolben (5) einerseits durch den im Vorsteuerventil (3) aufgebauten Vorsteuerdruck (8) und andererseits durch den zu bewirkenden Ausgangsdruck (14) beaufschlagt wird und er eine zum Ausgangsdruckraum (14) offene Innenbohrung (6) sowie in seinem mittleren Bereich Querbohrungen (16), deren Durchmesser dem Abstand der Steuerkanten der beiden Ringräume (9, 10) im Gehäuse entspricht, aufweist, daß der Öleingang in die Vorsteuerkammer (8) über die Drossel(19 bzw. 21) aus dem Ausgangsdriickraum erfolgt und eine zusätzlich zum Vorsteuerdruck auf den Eauptsteuerkolben gegen den Ausgangsdruck wirkende Druckfeder (22) bewirkt, daß die Druckdifferenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Druck in der Vorsteuerkammer immer gleich bleiben und nur durch die beim Korrespondieren der Querbohrungen des Kolbens mit den Vorsteuerkanten der beiden Ringräume wirksame Federkraft bestimmt werden.