DE29510660U1 - Hydraulisch betätigbares Wegeventil - Google Patents

Description

R. 29147
26.06.95 My/Kei

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart 10

Hydraulisch betätigbares Wegeventil Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem hydraulisch betätigbaren Wegeventil nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist schon ein hydraulisch betätigbares 3/2-Wegeventil bekannt, das einen vom Zulaufdruck gegen die Kraft einer Feder betätigbaren Steuerschieber in einem Gehäuse aufweist, der in einer federzentrierten Ausgangsstellung einen Motoranschluß zum Rücklaufanschluß entlastet und bei Druckbeaufschlagung mit dem Zulaufdruck einen Zulaufanschluß mit dem Motoranschluß verbindet. Solche druckabhängig geschalteten Wegeventile werden beim Steuern einfach wirkender Hydromotoren verwendet, wie sie zum Beispiel beim 0 Betätigen von Ladebordwänden eingesetzt werden. Bei einem solchen hydraulisch betätigten Wegeventil können infolge seiner Bauweise häufig Rückschaltprobleme auftreten, insbesondere, wenn dessen Steuerschieber nicht ausreichend druckausgeglichen ist, oder wenn eingeschlossene Ölvolumen verdrängt werden müssen. Auch ist ein solches Wegeventil zur Übernahme von zusätzlichen Funktionen, wie zum Beispiel einer Strombegrenzung, schlecht geeignet.

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Aus der DE 40 38 010 Al ist eine hydraulische Steuereinrichtung für einen einfach wirkenden Hydromotor bekannt, der von einem Elektropumpen-Aggregat über ein Stromregelventil und ein 3-Wegeventil mit Druckmittel versorgbar ist. Hier ist das 3-Wegeventil handbetätigt und eignet sich nicht für ein lang andauerndes, sicheres Abdichten des Hydromotors; zudem ist für eine Strombegrenzung ein davon getrenntes Ventil vorgesehen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße hydraulisch betätigbare Wegeventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es für große Volumenstrombereiche einsetzbar ist und mit ihm daher sehr kleine wie auch sehr große Volumenströme beherrschbar sind. Das hydraulisch betätigbare Wegeventil ermöglicht sichere Betriebszustände, wobei vor allem Rückschaltprobleme in die Ruhestellung vermieden werden. Zum einen werden durch den druckausgeglichenen Schieber sichere Schaltzustände erreicht; zudem wird das Einschließen von Ölvolumina vermieden, die beim Schalten des Steuerschiebers wieder verdrängt werden müssten. Weiter läßt sich durch die größer werdende Ringblende eine Art Druckbegrenzungsfunktion erreichen, so daß auch die Verluste gering gehalten werden. Das Wegeventil läßt sich ferner relativ einfach, platzsparend und kostengünstig aufbauen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind 0 vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Wegeventils möglich. Mit den Ausführungen nach den Ansprüchen 2 bis 6 wird ein sicheres Schaltverhalten des Wegeventils bei einfacher und kompakter Bauweise unterstützt. Vorteilhaft ist eine Ausführung nach 5 Anspruch 7, wodurch in das Wegeventil eine

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StromregeIfunktion für den Ablaufstrom ohne nennenswerten Mehraufwand integriert werden kann. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Wegeventil gemäß Anspruch 8 als Einbaupatrone ausgeführt wird, was seine Verwendungsmöglichkeiten erhöht. Ferner läßt sich das Wegeventil gemäß Anspruch 9 für eine besonders einfache und günstige Steuerung eines einfach wirkenden Hydromotors verwenden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch ein hydraulisch betätigbares Wegeventil in seiner Ausgangsstellung, Figur 2 ein Schaltschema mit dem Wegeventil nach Figur 1 in vereinfachter Darstellung, während die Figuren 3 und 4 das Wegeventil nach Figur 1 in verschiedenen Arbeitsstellungen zeigen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur 1 zeigt im Längsschnitt ein hydraulisch betätigbares Wegeventil 10, das die Funktionen eines 3/2-Wegeventils und eines 2-Wege-Stromregelventils aufweist. Ferner ist das Wegeventil 10 nach Art einer Einbaupatrone ausgeführt.

Das Wegeventil 10 weist einen Gehäuseblock 11 auf, der in 0 einer mehrfach abgesetzten Gehäusebohrung 12 das eigentliche Ventilgehäuse 13 aufnimmt, das patronenförmig ausgeführt ist. In dem Gehäuseblock 11 führt ein mit P bezeichneter Zulaufanschluß 14 radial in die Gehäusebohrung 12, die nach unten zu einem mit T bezeichneten Rücklaufanschluß 15 führt. 35

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Das Ventilgehäuse 13 hat eine mehrfach abgesetzte längsverlaufende Schieberbohrung 16, die nach oben zu in dem patronenförmigen Ventilgehäuse 13 in einem mit A bezeichneten Motoranschluß 17 ausläuft. Der Motoranschluß 17 geht über einen Anschlag 18 und einen inneren Abschnitt 19 mit kleinerem Durchmesser in einen äußeren Abschnitt 21 mit größerem Durchmesser über, wobei der äußere Abschnitt 21 der Schieberbohrung 16 durch einen Deckel 20 dicht und fest verschlossen ist. In dem äußeren Abschnitt 21 ist ein Steuerschieber 22 mit seinem Kolbenabschnitt 23 dicht und gleitend geführt. Der Steuerschieber 22 ist als innendurchströmter Hohlschieber ausgebildet und hat einen vom Kolbenabschnitt 23 in Richtung des inneren Abschnitts 19 ragenden, rohrförmigen Fortsatz 24, dessen Ende außen eine ringförmige Schneidenkante 25 trägt. Diese Schneidenkante 25 bildet zusammen mit dem inneren Abschnitt 19 eine ringförmige Blende 26, welche in die Druckmittelverbindung vom Zulaufanschluß 14 in den Motoranschluß 17 geschaltet ist. Zu diesem Zweck steht eine vom Steuerschieber 22 in dem 0 äußeren Abschnitt 21 begrenzte Ringkammer 27 über Radialbohrungen 28 im Ventilgehäuse 13 mit dem Zulaufanschluß 14 im Gehäuseblock 11 in Verbindung. Ferner begrenzt der Steuerschieber 22 in dem äußeren Abschnitt 21 einen Federraum 29, in welchem eine Druckfeder 31 angeordnet ist, die sich einerseits am Deckel 2 0 und andererseits am Steuerschieber 22 abstützt. Der Steuerschieber 22 wird von der Feder 31 auf diese Weise mit seiner Schneidenkante 25 gegen den Anschlag 18 gedrückt, wodurch die Ausgangsstellung des Steuerschiebers 22 fixiert ist. Die Schneidenkante 25 muß dabei die Verbindung vom Zulaufanschluß 14 zum Motoranschluß 17 nicht absperren, sondern verursacht allenfalls eine Drosselung durch die Blende 26. Der Außendurchmesser der Schneidenkante 25 ist wesentlich kleiner als der Außendurchmesser des Kolbenabschnitts 23, so 5 daß für die Druckbeaufschlagung des Steuerschiebers 22 durch

den Druck in der Ringkammer 27 eine ausreichend große Differenzflache verbleibt.

Im Steuerschieber 22 ist ferner im Bereich der Schneidenkante 25 zusätzlich eine Meßdrossel 32 angeordnet, welche einer Stromregelfunktion des Wegeventils 10 zugeordnet ist. Diese Meßdrossel 32 ist in die Verbindung zwischen den Motoranschluß 17 und den Rücklaufanschluß 15 geschaltet, so daß deren Druckdifferenz gegen die Kraft der Feder 31 auf den Steuerschieber 22 wirken kann. Ferner ist das in den Federraum 29 ragende Ende des Steuerschiebers als Steuerkante 3 3 ausgebildet, welche zur Steuerung von Abströmöffnungen 34 dient, welche im Bereich des äußeren Abschnitts 21 im Ventilgehäuse 13 angeordnet sind und mit dem Rücklaufanschluß 15 Verbindung haben.

Wie Figur 2 näher zeigt, dient das hydraulisch betätigte Wegeventil zur Steuerung eines einfach wirkenden Hydromotors 37. Zu diesem Zweck ist der Motoranschluß 17 des Wegeventils 10 über ein elektromagnetisch betätigbares, entsperrbares Rückschlagventil 3 8 an den Hydromotor 3 7 angeschlossen, während der Zulaufanschluß 14 von einer Pumpe 39 mit Druckmittel versorgbar ist, die von einem Elektromotor 41 angetrieben wird. Die Druckseite der Pumpe 39 wird dabei von einem Rückschlagventil 42 und einem Druckbegrenzungsventil 43 abgesichert.

Die Wirkungsweise des Wegeventils 10 wird wie folgt erläutert, wobei neben den Figuren 1 und 2 auch auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen wird, welche das Wegeventil in Arbeitsstellungen bei unterschiedlichen Durchströmungsrichtungen zeigen.

Nach Figur 1 und 2 befindet sich das Wegeventil 10 in seiner Ausgangsstellung. Dabei ist das entsperrbare

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Rückschlagventil 3 8 nicht aktiviert und sichert eine eventuelle Last am Hydromotor 37 ab. Auch die Pumpe 39 ist abgeschaltet, so daß im ZuIaufanschluß 14 kein Druckmittelstrom ansteht. Da der Steuerschieber 22 druckausgeglichen ist, wird er von der Feder 31 mit seinem die Schneidenkante 25 aufweisenden Ende gegen den Anschlag 18 gehalten. Der Motoranschluß 17 steht nun über die Meßdrossel 32 durch den Hohlschieber hindurch mit dem Federraum 2 9 in Verbindung, der seinerseits über die geöffnete Steuerkante 33 und die Abströmöffnungen 34 mit dem Rücklaufanschluß 15 Verbindung hat. Die am Anschlag 18 anliegende Schneidenkante 25 dichtet dabei die Verbindung vom Zulaufanschluß 14 zum Motoranschluß 17 nicht vollständig ab, sondern drosselt diese Verbindung lediglich über die ringförmige Blende 26 an.

Zum Heben des Hydromotors 37 wird das Rückschlagventil 38 elektromagnetisch entsperrt und die Pumpe 3 9 eingeschaltet, so daß deren Volumenstrom in den Zulaufanschluß 14 fließt.

Das von der Pumpe 3 9 geförderte Öl gelangt über die Radialbohrungen 28 in die Ringkammer 27, von wo es über die Blende 2 6 zum Motoranschluß 17 strömt. Der in der Ringkammer 2 7 durch die Blende 26 angestaute Druck wirkt auf die Differenzfläche am Kolbenabschnitt 23 und drückt den Steuerschieber 22 gegen die Kraft der Feder 31 nach unten. Der ringförmige Querschnitt der Blende 26 bleibt über einen Hubbereich des Steuerschiebers 22, welcher der axialen Länge des inneren Abschnitts 19 entspricht, konstant. Dabei ist die Größe der Blende 26 so bemessen, daß auch beim 0 kleinstmöglichen Volumenstrom der Druckaufbau vor ihr groß genug ist, um den Steuerschieber 22 gegen die Feder 31 so weit nach unten zu verschieben, daß die Abströmöffnungen 34 von der Steuerkante 33 sicher abgesperrt werden und durch eine genügend große positive Überdeckung verschlossen sind.

Bei einem großen oder sehr großen Volumenstrom von der Pumpe

3 9 zum Motoranschluß 17 pendelt sich der Steuerschieber in einer Stellung ein, wie dies in Figur 3 näher gezeigt ist, wobei die Schneidenkante 25 aus dem inneren Abschnitt 19 austaucht. Dabei wird der ringförmige Querschnitt der Blende 26 vergrößert bzw. kann die Blende 26 ganz abgeschaltet werden. Durch die größerwerdende Ringblende entsteht hierbei eine Art Druckbegrenzungsfunktion für den von der Pumpe 39 kommenden Volumenstrom, so daß die Verluste gering gehalten werden. Wird zum Beenden des Hebenvorgangs am Hydromotor 37 die Pumpe 39 ausgeschaltet, so entfällt das Druckgefälle über die Blende 26. Der druckausgeglichene Steuerschieber 22 wird dann von der Feder 31 in die Ausgangslage nach Figur 1 gebracht, wobei dann der Motoranschluß 17 wieder zum Rücklaufanschluß 15 entlastet ist. Bei diesem Abschaltvorgang gibt es keine Rückschaltprobleme des Steuerschiebers 22 in seine Ruhestellung, da er bei fehlendem Volumenstrom voll druckausgeglichen ist und da von ihm keine Ölvolumina eingeschlossen werden, die bei einer Rückstellbewegung 0 schlecht verdrängt werden könnten. Das Wegeventil 10 kann deswegen für einen sehr großen Volumenstrombereich eingesetzt werden, wobei die Ringblende 26 für den kleinsten gewünschten Volumenstrom ausgelegt wird.

Zum Senken des Hydromotors 37 wird lediglich elektrisch das entsperrbare Rückschlagventil 38 geschaltet, während die Pumpe 39 außer Betrieb ist. Über das Rückschlagventil 42 ist dabei die Pumpe 3 9 gegen Rückdrehen geschützt. Zur Begrenzung der Senkgeschwindigkeit tritt nun die 2-Wege-Stromregelung in Funktion, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Entsprechend der gewünschten Senkgeschwindigkeit ist die Meßdrossel 32 im Steuerschieber 22 ausgelegt. Der vom Motoranschluß 17 über diese Meßdrossel 32, das Innere des Steuerschiebers 22, den Federraum 29 und die Abströmöffnungen 34 zum Rücklaufanschluß 15 fließende

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Volumenstrom erzeugt ein Druckgefälle auf den Steuerschieber 22 gegen die Kraft der Feder 31, das mit der Wirkung der drosselnden Steuerkante 33 und deren Druckänderungen im Federraum 29 ausgewogen wird. Auf diese Weise wird beim Senken eine lastunabhängige Regelung des Volumenstroms erreicht. Ist der Senkenvorgang beendet, entfällt das Druckgefälle über die MeSdrossel 32 und der Steuerschieber 22 wird von der Feder 31 in seine Ausgangslage verstellt bis zum Anschlag 18. Auch bei dieser Funktion können infolge der aufgezeigten Gründe keine Rückschaltprobleme für den Steuerschieber 22 auftreten.

Das Wegeventil 10 eignet sich nicht nur zur Steuerung sehr stark unterschiedlicher Volumenströme, sondern ermöglicht auch ein sicheres Schaltverhalten, wenn mit dem Hydromotor 37 lediglich leichte Lasten betätigt werden sollen. Zudem hat die Blende 26 den Vorteil, daß sie die Volumenströme weitgehend viskositätsunabhängig steuert. Mit dem Wegeventil 10 lassen sich im Vergleich zu bisherigen Lösungen die Funktionen eines 3/2-Magnetventils und eines 2-Wege-Stromregelventils ersetzen.

Selbstverständlich sind an dem gezeigten Ausführungsbeispiel Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Obwohl die Integration des Stromregelventils in dem Wegeventil 10 besonders vorteilhaft ist, kann das Wegeventil auch ohne Stromregelfunktion ausgeführt werden, indem einfach die Meßdrossel 32 weggelassen wird. Das Wegeventil 10 ist in seiner äußeren Geometrie als Einbauventil so gestaltet, daß es leicht gegen andere Ventile austauschbar ist.

Claims (9)

R. 29147 26.06.95 My/Kei ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart 10 Ansprüche

1. Hydraulisch betätigbares Wegeventil mit einem Gehäuse in dessen Schieberbohrung ein Steuerschieber dicht und gleitend geführt ist, der von einer Feder in Richtung einer Ausgangsstellung belastet wird, in der er einen Zulaufanschluß beeinflußt und einen Motoranschluß mit einem 0 Rücklaufanschluß verbindet und welcher Steuerschieber abhängig vom Druck im ZuIaufanschluß gegen die Kraft der Feder in Richtung einer Arbeitsstellung auslenkbar ist, in der der Rücklaufanschluß gesperrt ist und der ZuIaufanschluß mit dem Motoranschluß Verbindung hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (22) mit der Schieberbohrung (16) im Gehäuse (13) eine Blende (26) bildet, die in die Verbindung vom Zulaufanschluß (14) zum Motoranschluß (17) geschaltet ist und deren Druckdifferenz gegen die Kraft der Feder (31) auf den Steuerschieber (22) 0 wirkt.

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2. Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (26) in einem an die Ausgangsstellung des Steuerschiebers (22) anschließenden Hubbereich (19) wirksam ist, der so groß gewählt ist, daß der Steuerschieber (22) durch positive Überdeckung von Abströmöffnungen (34) den Rücklaufanschluß (15) sicher absperrt.

3. Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (26) anschließend an den Hubbereich (19) in Richtung größerer Querschnitt veränderbar bzw. abschaltbar ausgebildet ist.

4. Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (22) als druckausgeglichener Hohlschieber ausgebildet ist, der außen eine ringförmige Schneidenkante (25) aufweist, die mit einem Bohrungsabschnitt (19) der abgesetzten Schieberbohrung (16) die ringförmige Blende (26) bildet.

5. Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (22) einen Kolbenabschnitt (23) mit gegenüber der Schneidenkante (25) größerem Durchmesser aufweist, an dem eine den Abströmöffnungen (34) zugeordnete Steuerkante (33) angeordnet ist und der auf seiner von der Steuerkante (33) abgewandten Seite einen rohrförmigen Fortsatz (24) hat, an dessem freien Ende die Schneidenkante (25) angeordnet ist.

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6. Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11, 13) der Zulaufanschluß (14) radial und der Motoranschluß (17) axial zum Steuerschieber (22) angeordnet sind, so daß der vom Motoranschluß (17) zum Rücklaufanschluß (15) fließende Druckmittelstrom den hohlen Steuerschieber (22) innen axial durchströmt.

7. Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerschieber (22) eine Meßdrossel (32) angeordnet ist, die in den zum Rücklaufanschluß (15) fließenden Druckmittelstrom geschaltet ist und deren Druckdifferenz gegen die Kraft der Feder (31) auf den Steuerschieber (22) wirkt.

8. Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (10) nach Art einer Einbaupatrone (13) ausgeführt ist.

9.Hydraulisch betätigbares Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zulaufanschluß (14) ein Elektropumpen-Aggregat (39, 41) über ein die Pumpe (39) absicherndes Rückschlagventil (42) angeschlossen ist, während der Motoranschluß (17) über ein magnetisch entsperrbares Rückschlagventil (3 8) mit einem einfachwirkenden Hydromotor (37) verbunden ist.