DE3119101A1

DE3119101A1 - "wegeventil"

Info

Publication number: DE3119101A1
Application number: DE19813119101
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 8771 Rechtenbach Mucheyer; Heinz 8772 Marktheidenfeld Schulte
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1981-05-14
Filing date: 1981-05-14
Publication date: 1982-12-02
Also published as: IT8267460A0; FR2505942B1; FR2505942A1; DE3119101C2; IT1191182B; US4463660A

Description

DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART · HINDENBURGSTRASSE

Pitutwult FINK-D 7300 EMÜngen INtW), HindetifcufQstrefl» 44

- 3 - 10. April 1981 Sc P 6697 121.324F

G.L. Rexroth GmbH, Jahnstraße, 8770 Lohr/Main

Wegeventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wegeventil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem hydraulisch vorsteuerbaren Wegeventil der vorgenannten Art überdeckt ein Kolbenteil des Steuerschiebers den mit der Druckmittelquelle verbundenen Ringkanal, der durch Betätigen des Steuerschiebers mit einem von zwei Verbraucheranschlüssen verbindbar ist, wobei der andere Verbraucheranschluß mit dem Vorratsbehälter verbunden ist und umgekehrt. Die die Verbindungen zwischen den beiden Verbraucheranschlüssen und den Anschlüssen der Druckmittelquelle und des Vorratsbehälters steuernden Steuerkanten sind mit Steuerkerben versehen, durch die in Ruhelage des Steuerschiebers kein Druckmittel hindurchfließt (Dieter, "ölhydraulikfibel", Krausskopf-Verlag, Wiesbaden 1960, S. 176).

Der vorliegenden·Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fein steuerbares Proportionalventil für einen Regelkreis zu schaffen, das selbst Steuerleitungen des Regelkreises mit einem Vorratsbehälter verbindet oder davon trennt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Das erfindungsgemäße

-U- 10". April 1981 Sc

P 6697 121.324F

Wegeventil ist aufgrund seiner Dämpfungsteile fein steuerbar und greift selbst steuernd in den Regelkreis ein.

Die Merkmale des Anspruches 2 betreffen eine bevorzugte Weiterentwicklung der Dämpfungsteile. Durch die Wahl von deren Abmessungen kann das Wegeventil den Verhältnissen im Regelkreis angepasst werden.

Die Merkmale des Anspruches 3 führen zu einer guten Dämpfungsfähigkeit der Dämpfungsteile.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung zur Regelung des Hubwerkes eines Schleppers als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild mit einem Längsschnitt durch das

Wegeventil,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines in Fig. 1 dargestellten

Teils in größerem Maßstab,
Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III in Fig. 1.

Ein als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildetes Stellglied 1 ist über eine Leitung 2, über ein in Richtung zum Stellglied 1 offenbares vorsteuerbares Rückschlagventil 31, dessen Schließen verhindert werden kann und über eine Leitung 32 mit einem in beiden Richtungen durch Druckmittel druck betätigbaren 5/3-Wegeventil 3 verbunden. An das Wegeventil 3 ist über eine Leitung U eine Pumpe 5 angeschlossen, deren Saugleitung 6 bis zu einem Vorratsbehälter 7 reicht. Das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 8 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. An die Leitung H ist ein Druckbegrenzungsventil 9 angeschlossen, dessen Auslaßseite mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist.

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Das Wegeventil 3 hat zum Betätigen seines Schiebers 33 beidseitig angeordnete Steuerkammern 11, 12, die bei Beaufschlagung durch ein Druckmittel (Flüssigkeit oder Gas) den Schieber 33 entgegen der Wirkung einer der Steuerfedern 13, 14 zu verschieben suchen. Die beiden Steuerfedern 13, 14 halten bei gleichen Drücken in den Steuerkammern 11, 12 den Schieber 33 in seiner Mittenlage. An die Steuerkammer 11 ist eine Steuerleitung 16 und an die Steuerkammer 12 eine Steuerleitung 17 angeschlossen.

Eine Steuerleitung 18 ist an die Druckseite einer Steuerpumpe 19 angeschlossen, deren Saugleitung 20 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Ein Druckbegrenzungsventil 18a ist an die Steuerleitung 18 angeschlossen. Die Steuerleitung ist über ein von Hand betätigbares 2/2-Wegeventil 37 mit einer Steuerleitung 21 verbunden, die zu einer Stelldrossel 22 führt. Von dieser führt eine Steuerleitung 23 zu einer Stelldrossel 24, die über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Die Steuerleitung 23 ist mit der Steuerleitung 17 verbunden. Mit der Steuerleitung 16 sind über eine Steuerleitung 26 zwei Stelldrosseln 27 und 28 verbunden. Die andere Seite der Stelldrossel 27 ist an den Vorratsbehälter 7 und die andere Seite der Stelldrossel 28 ist an die Steuerleitung 21 angeschlossen.

Mit der Steuerleitung 21 ist eine Steuerleitung 38 verbunden, in der eine Drosselstelle 39 vorgesehen ist. Die von der Steuerleitung 21 abgewandte Seite der Drosselstelle 39 ist über eine Steuerleitung 40 sowohl mit der Steuerseite des Rückschlagventiles 31 als auch mit dem Wegeventil 3 verbunden.

An die Leitung 4 ist über eine Leitung 41 eine Druckwaage angeschlossen, die über eine Leitung 41a mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist und bei einem Differenzdruck von etwa

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5 bar Öffnet. Die Druckwaage 42 hat ein Sitzglied 43, das eine Feder 44 in seiner Schließlage zu halten sucht, in welcher die Verbindung zwischen den Leitungen 41 und 41a geschlossen ist. Das Sitzglied ist mit einer Drosselstelle 45 versehen, die mit einer Steuerleitung 46 verbunden ist. Die Steuerieitung 46 ist über ein zur Leitung 32 offenbares Rückschlagventil 47 mit dieser Leitung verbunden. Eine Steuerleitung 48 ist zum Wegeventil 3 abgezweigt. Der bewegliche Teil des Stellgliedes 1 ist mittels eines mechanischen Verbindungsgliedes 49 mit dem Stellglied der Stelldrossel 24' mechanisch verbunden.

Das Wegeventil 3 hat ein Gehäuse 51, in dessen Längsbohrung der Schieber 33 axial verschiebbar gelagert ist und das von links nach rechts in der Zeichnung gesehen fünf Ringkanäle 52 bis 56 aufweist, von denen der Ringkanal 52 mit der Steuerleitung 40, der Ringkanal 53 mit der Leitung 8, der Ringkanal 54 mit der Leitung 32, der Ringkanal 55 mit der Leitung 4 und der Ringkanal 56 mit der Steuerleitung 48. verbunden ist.

Der Schieber 33 hat vier Kolbenteile 57 bis 60 unterschiedlicher Breite. Der Kolbenteil 57 begrenzt auf seiner in der Zeichnung linken Seite die Steuerkammer 11. In dieser befindet sich ein ein Mittenloch aufweisender und in der dargestellten Lage des Schiebers 33 sich an einer Schulter des Gehäuses 51 abstützender Federteller 61, auf den die Feder 13 wirkt. Auf der anderen Seite des Schiebers 33 ist ein unter der Wirkung der Feder 14 stehender Federteller vorgesehen, der sich ebenfalls in der Mittenlage des Schiebers 33 auf einer Schulter am Gehäuse 51 abstützt. In der in der Zeichnung dargestellten Mittenlage des Schiebers 33 liegen dessen stirnseitigen Enden an den Federtellern 61 bzw. 62 an. Einer Verschiebung des Schiebers 33 in der Zeichnung gesehen nach links steht die Feder 13 unter einer Verschiebung des Schiebers 33 in der Zeichnung gesehen nach rechts steht die Feder 14 entgegen. - 7 -

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Zwischen den Kolbenteilen 57 bis 60 befinden sich Ringnuten 63 bis 65 unterschiedlicher Breiten. Ein im Schieber befindlicher Längskanal 66 erstreckt sich etwa von der Mitte des Kolbenteiles 58 bis zur Ringnut 65 und ist auf der Seite des Kolbenteiles 60 abgedichtet, von der er eingebracht ist. Eine Radialbohrung 67· im Kolbenteil 57 verbindet in der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage des Schiebers 33 den Längskanal 66 mit dem Ringkanal 53 und eine Radialbohrung 68 mit der Ringnut 65.

Der Kolbenteil 57 dichtet den Ringkanal 52 gegenüber der Steuerkammer 11 ab. In der dargestellten Ruhelage des Schiebers 33 ist der Ringkanal 52 über einen schmalen Spalt zwischen dem Kolbenteil 58 und dem Gehäuse 51 mit dem Ringkanal 53 und damit mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Der Ringkanal 56 ist über einen gleich breiten Spalt zwischen dem Kolbenteil 59 und dem Gehäuse 51 mit der Ringnut 65 und über die Radialbohrung 68, den Längskanal 66 und die Radialbohrung 67 sowie dem Ringkanal 53 ebenfalls mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Der Ringkanal 54 ist in der dargestellten Lage des Schiebers 33 durch den Kolbenteil 58 vom Ringkanal 53 und durch den Kolbenteil 59 vom Ringkanal 55 getrennt, wobei das Gehäuse die dem Ringkanal 54 zugewandten Abschnitte der Kolbenteile 58 und 59 geringfügig überdeckt. Die Überdeckungen sind jeweils so gewählt, daß eine Verbindung zwischen dem Ringkanal 54 und dem Ringkanal 53 oder dem Ringkanal 55 erst vorhanden ist, wenn die Verbindung zwischen den Ringkanälen 52 und 53 bzw. zwischen dem Ringkanal 56 und der Ringnut 65 unterbrochen ist.

Im Bereich der beiden Enden der Ringnut 64 weist der Schieber 33 je einen Bund 71 bzw. 72 auf, dem auf der Seite der Kolbenteile 58 und 59 jeweils ein ringförmiger Einstich 73 bzw. 74 folgt. Die Breite des Einstiches und/oder dessen Durchmesser werden den jeweiligen Verhältnissen entsprechend gewählt. In jeden der Ringbunde 7I₁ 72 und in jeden Grund - 8 -

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der ringförmigen Einstiche 73, 74 sind mittels eines Fingerfräsers jeweils radial von außen nach innen vier Ausnehmungen 75 bis 78 in gleichen Umfangsabständen eingefräst, die bis zum Grund der Ringnut 64 reichen und in Fig. 2 gesehen eine bogenförmige, zur Mitte der Ringnut '64 offene Ausnehmung bilden, die auf selten des Einstiches durch einen Halbkreis und im Bereich des Ringbundes durch parallele Wände begrenzt ist. Hierdurch entstehen vier flügelartige Teile 80 bis 83 an jedem der Ringbunde 71, 72. Mittels der flügelartigen Teile 80 bis 83 wird eine feinfühlige Steuerung des Schiebers 33 infolge Dämpfung von dessen Schwingungen durch das die Ringnut 64 durchfließende Druckmittel erreicht. Durch Wahl entsprechender Abmessungen der Ringbunde 71, 72 der Einstiche 73, 74 und der Flügel 80 bis 83 kann das Wegeventil 3 dem jeweiligen Regelkreis angepasst oder diesem gegenüber abgestimmt werden. An den den Ausnehmungen 75 bis 78 zugewandten Abschnitten der Kolbenteile 58 und sind jeweils im Querschnitt keilförmige Steuernuten 84 vorgesehen, deren Abmessungen ebenfalls der Abstimmung des Wegeventils 3 entsprechend gewählt werden können.

Die Stelldrossel 22 ist als Sollwertgeber ausgebildet und die Stelldrossel 24 als mittels des Verbindungsgliedes 49 mit dem bewegten Teil des Stellgliedes 1 mechanisch verbundener Regelgrößenaufnehmer (Istwertgeber). Die beiden Drosseln 27, 28 können als Festdrosseln zur Reduzierung des Steuerdruckes ausgebildet sein oder als Stelldrosseln, wobei sie die Möglichkeit einer zusätzlichen Beeinflussung des Steuerkreises, insbesondere zum Zwecke des Justierens, bieten.

In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Schiebers 33 sind die Steuerleitungen 40 und 46 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden und die Pumpe 6 fördert über die

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Druckwaage 42 in den Vorratsbehälter 7 deren öffnungsdruck höchstens 5 bar beträgt. Das Stellglied 1 wird vom geschlossenen Rückschlagventil 31 in seiner jeweiligen Lage gehalten. Die Ringkanäle 53 bis 55 sind über die Steuernuten 84 miteinander verbunden und die Ringkanäle 52 und 56 über einen aufgesteuerten Spalt und über den Längskanal 66 mit dem Ringkanal 53.

Wird der Sollwertgeber 22 geändert, so ändert sich der Druck in den Steuerleitungen 16 und/oder 17· Wird z.B. der Schieber 33 in der Zeichnung gesehen nach rechts verschoben, wird nach einem ersten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers 33 der Ringkanal 56 vom Vorratsbehälter 7 getrennt und Druckmittel fließt über die Steuerleitung 46 und das Rückschlagventil 47 in die Leitung 32, wodurch die Druckwaage 42 auf Druck geschaltet wird. Nach einem zweiten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers 33 gibt der Kolbenteil 59 die Verbindung zwischen den Ringnuten 54 und 55 frei und die Verbindung zwischen den Ringnuten 53 und 54 über die Steuernuten 84 wird unterbrochen. Die Pumpe 5 wird dadurch unmittelbar mit der Leitung 32 verbunden, wodurch das Stellglied 1 je nach der Breite des geöffneten Spaltes mehr oder weniger schnell ausfährt. Wegen der Verbindung der Steuerleitung 46 mit der Leitung 32 wird der Druck der Pumpe auf den am Stellglied 1 anstehenden Druck begrenzt. Solange zwischen den beiden Steuerkammern 11 und 12 nur ein geringer Druckunterschied herrscht und die Verbindung zwischen den Ringkanälen 55 und 54 durch den Kolbenteil 59 gesperrt ist, wird abhängig von der Größe der Drosselstelle 45 nur über die Steuerleitung 46 und über die Steuernuten 84 Druckmittel zum Stellglied 1 gefördert. Die Druckwaage 42, die Drosselstelle 45, das Steuerrückschlagventil 47 und das Wegeventil 3 arbeiten nach Art eines 3-Wege-Strom-

reglers.

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Leerseite

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Wird jedoch der Schieber 33 in der Zeichnung gesehen nach links verschoben, dann wird nach einem ersten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers 33 die Steuerleitung 40 vom Vorratsbehälter 7 getrennt, wobei die Verbindung zwischen den Ringnuten 54 und 55 über die Steuernuten 84 bestehen bleibt, und nach einem zweiten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers 33 wird die Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden, wobei die Verbindung zwischen den Ringnuten 54 und 55 unterbrochen wird. Durch den in der Steuerleitung 40 herrschenden Druck wird das Rückschlagventil 31 entsperrt und Druckmittel kann aus dem Stellglied 1 in den Vorratsbehälter 7 fließen, wodurch dieses einfährt.

Solange zwischen den beiden Steuerkammern 11 und 12 nur ein geringer Druckunterschied herrscht und die Verbindung zwischen den Ringkanälen 54 und 53 durch den Kolbenteil 58 und die Verbindung der Ringkanäle 54 und 55 durch den Kolbenteil 59 gesperrt ist, fließt beim offenen Rückschlagventil 31 aus dem Stellglied 1 strömendes Druckmittel über die Steuernuten 84 vom Ringkanal 54 in den Ringkanal 53 und damit in den Vorratsbehälter und vom Ringkanal 54 zum Ringkanal 55 und damit zur Druckwaage 42, die durch den von der Pumpe 5 erzeugten Umlaufdruck zum Vorratsbehälter 7 hin offen ist, so daß vom Querschnitt der Steuernuten 84 die geringst mögliche Einfahrgeschwindigkeit des Stellgliedes 1 abhängt. Solange der Ringkanal 52 oder 56 noch mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist, bewegt sich das Stellglied 1 nicht.

Claims

DIPL-ING. H. FINK PATENTANWALT . D 7300 ESSUNGEN BEI STUTTGART - HINDENBURGSTRASSE ftrtwrtonwolt FINK-D 7300Enlinp«r (Nedior). Hl»d»nburg»tnifl« 44 7. Mai 1981 Sc P 6697 121.324F G.L. Rexroth GmbH, Jahnstraße, 8770 Lohr/Main Ansprüche

1.1 Wegeventil mit einem Steuerschieber (33), den zwei stirnseiti'g angeordnete Federn (13, 1¹O in seiner Mittenlage zu halten suchen, an dessen Stirnseiten von unterschiedlichen Drücken beaufschlagbare Steuerkammern (11, 12) angeordnet sind, der zwischen Kolbenteilen (57 bis 60) angeordnete Ringnuten (63 bis 65) aufweist und der von einem Längskanal (66) teilweise durchsetzt ist, und mit einem den Steuerschieber aufnehmenden Gehäuse (51), das an eine Druckmittelquelle (5), an einen Vorratsbehälter (7) und an einen Verbraucher (1) angeschlossen ist und Ringkanäle (52 bis 56) aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß zu beiden Seiten der mit der Druckmittelquelle, dem Verbraucher und dem Vorratsbehälter verbundenen Ringkanäle (53 bis 55) je ein Steuerringkanal (52, 56) vorgesehen ist, der in Ruhelage des Steuerschiebers jeweils mit dem Vorratsbehälter (7) verbunden ist, daß nach einem vorbestimmten ersten Verschiebeweg des Steuerschiebers der erste Steuerringkanal (52) vom Vorratsbehälter getrennt und nach einem vorbestimmten zweiten Verschiebeweg des Steuerschiebers der Verbraucher mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, daß nach einem ersten vorbestimmten Verschiebeweg des Steuerschiebers in Gegenrichtung der zweite

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Steuerringkanal (56) vom Vorratsbehälter getrennt und nach einem zweiten vorbestimmten Verschiebeweg

: des Steuerschiebers in Gegenrichtung der Verbraucher mit der Druckmittelquelle verbunden ist und daß zwischen den zum Steuern der Verbindung zwischen dem Verbraucher auf der einen Seite und der Druckmittelquelle und dem Vorratsbehälter auf der anderen Seite dienenden Ringnuten (53, 55) am Steuerschieber (33) die Neigung des Steuerschiebers zu schwingen dämpfende Dämpfungsteile (80 bis 83) vorgesehen sind.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dämpfungsteile (80 bis 83) am Steuerschieber (33) an den beiden Enden der stets mit dem Verbraucher verbundenen Ringnut (64) angeordnet sind und jeweils einen Ringbund (71, 72) und auf seiten der zugehörigen Kolbenteile (58, 59) jeweils einen ringförmigen Einstich (73, * 7*0 aufweisen, dessen Durchmesser größer als der ; Durchmesser der Ringnut ist.

3.· Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbund (71, 72) auf dem Umfang gleichmäßig verteilt radial nach außen offene Ausnehmungen (75 bis 78) aufweist, die in \ radialer Richtung bis etwa zum Außenmantel der Ringnut (64) reichen.

4.· Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in Ruhelage des Steuerschiebers (33) der mit dem Verbraucher (1) verbundene Ringkanal (54) über Steuernuten (84) sowohl mit der Druckmittelquelle (5) als auch mit dem Vorratsbehälter (7) verbunden ist.