DE3504268C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit Vorsteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Ventile sind beispielsweise vorgesteuerte Proportional­ ventile (Prospekt "REXROTH", RD 29 120/4.81, DE-OS 31 22 436), die zur Beeinflussung von Größe und Richtung eines Flüssig­ keitsstromes dienen. Im unbetätigten Zustand wird der Haupt­ kolben von der Feder in Mittelstellung gehalten. Wird ein Magnet des Vorsteuerventiles erregt, so wird der Vorsteuer­ kolben in der entsprechenden Richtung verschoben. Dadurch kann Steueröl zum Hauptkolben gelangen und ihn proportional zum elektrischen Eingangssignal verschieben. Dadurch werden am Hauptkolben blendenartige Drosselquerschnitte frei. Da­ mit der Hauptkolben bei einer bestimmten Spannung bzw. Strom­ stärke einen bestimmten Drosselquerschnitt freigibt, so daß eine vorgegebene Menge an Medium durchströmen kann, muß die Feder eine bestimmte Vorspannung erhalten. Sie erzeugt eine dem Steuerdruck des Vorsteuerventils entgegengerichtete Kraft, die zunächst überwunden werden muß, bevor der Haupt­ kolben verschoben werden kann. Die beiden Federteller, an denen sich die Feder abstützt, liegen jeweils an einem Anschlag des Ventilgehäuses des Hauptventils sowie am Hauptkolben bzw. am Stellglied an. Je nach Verschieberich­ tung des Hauptkolbens werden die Federteller entweder direkt vom Hauptkolben oder von dessen Stellglied mitgenommen.

Soll die Federspannung verändert werden, muß die Einstellung so vorgenommen werden, daß der Hauptkolben in seiner Mittel­ stellung bleibt. Es bereitet nun erhebliche montagemäßige Schwierigkeiten, die Vorspannung der Feder des gattungs­ gemäßen Ventils so einzustellen, daß bei einer vorgegebenen Spannung oder Stromstärke ein bestimmter Durchflußquerschnitt im Hauptventil eingestellt wird. Soll die Federspannung er­ höht werden, muß der zweite Federteller in Richtung auf den Hauptkolben verschoben werden, wodurch der Federteller vom zugehörigen Anschlag des Ventilgehäuses abhebt. Der Haupt­ kolben kann sich nunmehr, da er am Ventilgehäuse nicht mehr abgestützt ist, so weit verschieben, bis der verstellte zweite Federteller wieder am Ventilgehäuse anliegt. Der Hauptkolben nimmt dann aber seine notwendige Mittelstel­ lung nicht mehr ein. Es ist darum notwendig, Unterlegscheiben oder einen dickeren Federteller vorzusehen, damit der Haupt­ kolben wieder am Ventilgehäuse so abgestützt wird, daß er in seiner Mittelstellung liegt. Da das Ventilgehäuse ge­ schlossen ist, muß stets ein Gehäuseteil abgenommen werden, um die Verstellung vorzunehmen. Soll umgekehrt die Feder­ vorspannung verringert werden, kann der zweite Federteller infolge des unveränderlichen Gehäuseanschlages nicht zurück­ gestellt werden. Es ist darum notwendig, den zweiten Feder­ teller durch einen dünneren Federteller zu ersetzen oder eine kürzere Feder zu verwenden. Die beschriebenen Einstellungen sind arbeits- und zeitaufwendig.

Es ist ferner ein Wegeventil bekannt (DE-OS 25 36 096), bei dem ein Kolben in beiden Richtungen von jeweils einer Druck­ feder belastet ist. Darum sind zwei Verstellvorrichtungen notwendig, die teuer sind und die Einstellung des Ventils erschweren. Die Federn liegen mit einem Ende an Justier­ schrauben und mit dem anderen Ende an Magnetankern an, die über Zwischenteile an einem Vorsteuerkolben anliegen.

Um die Vorspannung der Federn zu verändern, werden die Justierschrauben unterschiedlich weit in das Ventilge­ häuse geschraubt. Ein gegenüber dem Ventilgehäuse und dem Hauptkolben verschiebbares Stellglied ist nicht vorge­ sehen.

Aus der DE-OS 25 36 096 ist noch ein Ventil bekannt, dessen Hauptkolben jedoch nur aus einer Endstellung in einer Schalt­ richtung bewegt werden kann.

Bei einem anderen bekannten Wegeventil (DE-OS 29 05 286) wird der Hauptkolben auf beiden Seiten von Federn beaufschlagt, die jeweils an zwei Federtellern abgestützt sind. Jeweils einer dieser Federteller stützt sich an einem gehäusefesten Anschlag ab. Wird die Vorspannung der Feder verändert, wirkt sich dies infolge der Abstützung des einen Feder­ tellers am gehäusefesten Anschlag nicht auf die Lage des Hauptkolbens aus. Die beiden Verstelleinrichtungen sind jedoch teuer und erschweren die Einstellung des Ventils.

Auch beim Ventil gemäß der DE-OS 27 54 878 sind zu beiden Seiten des Hauptkolbens Druckfedern vorgesehen, die jeweils durch zwei Federteller abgestützt sind, von denen jeweils einer an einem gehäusefesten Anschlag anliegt. Die Verände­ rung der Federspannung wirkt sich darum nicht auf den Haupt­ kolben aus. Das Ventil nach der DE-OS 28 53 807 hat einen Kolben, der aber keine Mittelstellung einnimmt, sondern aus einer Grundstellung heraus nur in einer Richtung ver­ schoben werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ventil mit Vorsteuerung so auszubilden, daß die Vorspannung der Feder im Hauptventil einfach eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Ventil erfindungs­ gemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Ventil läßt sich der zweite Feder­ teller zur Einstellung der Federspannung sehr einfach ver­ stellen, weil der ihm zugeordnete Anschlag am Ventilgehäuse abgestützt und relativ zu ihm in Achsrichtung des Haupt­ kolbens verstellbar ist. Der zweite Federteller selbst liegt nicht mehr am Gehäuse an, sondern hat in jeder Stellung Abstand von ihm. Soll die Federspannung erhöht werden, dann wird lediglich der verstellbare Anschlag axial in Richtung auf den Hauptkolben verstellt, wodurch der zweite Federteller entsprechend axial verschoben wird. Anschließend ist nur noch das Stellglied so nachzu­ stellen, daß es wieder am zweiten Federteller anliegt. Dadurch ist sichergestellt, daß der Hauptkolben seine Mittel­ stellung beibehält. Damit die Federspannung verringert werden kann, wird zunächst das Stellglied axial in umgekehrter Richtung verstellt. Anschließend wird der Anschlag in gleicher Richtung so weit nachgestellt, bis das Stellglied wieder am Anschlag anliegt. Auch dann ist sichergestellt, daß der Hauptkolben seine Mittelstellung einnimmt. Da der Anschlag die von der Außenseite des Ventilgehäuses zugängliche Öffnung hat, ist das Stellglied für die beschriebenen Verstellungen ohne Schwierigkeiten zugänglich, so daß die Einstellung der Federspannung an Ort und Stelle ohne den Ausbau von Ventil­ gehäuseteilen rasch und einfach vorgenommen werden kann. Das erfindungsgemäße Ventil läßt sich darum ohne Schwierig­ keiten so einstellen, daß bei einer bestimmten Spannung oder Stromstärke des Vorsteuerventils der Hauptkolben um ein definiertes Maß verschoben und proportional zu diesem elektrischen Eingangssignal ein Durchflußquerschnitt für das Medium eingestellt wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes vorgesteuertes Wege-Proportional-Ventil.

Das Ventil hat ein Vorsteuerventil 1 mit Proportionalmagneten 2 und 3. Das Vorsteuerventil 1 ist mit Steuerleitungen 4, 5 mit Druckräumen 6 und 7 in einem Hauptventil 8 verbunden. Es hat ein Ventilgehäuse 9, in dem ein Hauptkolben 10 axial verschiebbar ist. Das Hauptventil 8 hat T-Anschlüsse 11, 12 zur Rückführung des Mediums in einen (nicht dargestellten) Tank, einen A-Anschluß 13 und einen B-Anschluß 14 zur Betätigung einer (nicht dargestellten) Kolben-Zylinder-Einheit. Außerdem ist das Hauptventil 8 mit einem P-Anschluß 15 für eine Pumpe des Hydraulik­ aggregates versehen. Die beschriebene Ausbildung des Ven­ tiles ist an sich bekannt.

Wird der Proportionalmagnet 2 oder 3 des Vorsteuerventiles 1 erregt, so wird der (nicht dargestellte) Vorsteuerkolben entsprechend der angelegten Spannung bzw. entsprechend der Stromstärke verschoben. Dadurch kann Steueröl über die Steuerbohrung 4 oder 5 in den entsprechenden Druckraum 6 bzw. 7 des Hauptventiles 8 strömen und den Hauptkolben 10 proportional zum elektrischen Eingangssignal ver­ schieben. Der Hauptkolben hat im Querschnitt dreieckförmige Durchflußöffnungen 16 bis 19, von denen die Öffnungen 16 und 17 sowie 18 und 19 mit ihren Spitzen gegeneinander gerichtet sind. In der in der Zeichnung dargestellten Mittelstellung des Hauptkolbens 10 ist zwischen den An­ schlüssen 13 bis 15 keine Leitungsverbindung. Sobald der Hauptkolben 10 verschoben wird, wird über die Durchfluß­ öffnungen 16 bis 19 eine Leitungsverbindung zwischen dem p-Anschluß 15 und dem A-Anschluß 13 oder dem B-Anschluß 14 hergestellt. Infolge der dreieckförmigen Querschnittsaus­ bildung wird der Durchflußquerschnitt mit zunehmendem Verschiebeweg des Hauptkolbens 10 stetig größer. Somit kann über das elektrische Eingangssignal des Vorsteuerven­ tiles 1 die Durchflußmenge des Hauptventiles 8 eingestellt werden.

Der Hauptkolben 10 wird in der Mittelstellung durch eine vorgespannte Druckfeder 20 gehalten, die im Druckraum 7 untergebracht ist. Die Druckfeder 20 stützt sich mit ihren beiden Enden jeweils an einem Federteller 21 und 22 ab. Dem Federteller 21 ist ein gehäuseseitiger Anschlag 23 zugeordnet, der durch eine Stirnwand des Druckraumes 7 gebildet wird. Der Federteller 21 liegt außer am Anschlag 23 an einer Stirnseite 10 A des Hauptkolbens 10 an. Der Hauptkolben 10 hat einen in den Druckraum 7 ragenden, im Außendurchmesser kleineren Ansatz 24, in dessen Stirnseite zentrisch ein Stellglied 25 geschraubt ist. Der An­ satz 24 und das Stellglied 25 liegen koaxial zum Hauptkolben 10 und zentrisch im Druckraum 7. Der Druckraum 7 ist über den größten Teil seiner axialen Länge in einem Gehäuseansatz 26 vorgesehen, der unter Zwischenlage einer Dichtung 27 an eine Stirnseite 28 des Ventilgehäuses 9 angeschraubt ist.

Der Gehäuseansatz 26 hat in Verlängerung des Stellglieds 25 eine Gewindebohrung 29, in die ein Anschlag 30 ge­ schraubt ist. Auf seinem nach außen über den Gehäusean­ satz 26 ragenden Ende sitzt eine Kontermutter 31, mit der der Anschlag in der jeweiligen Lage axial unverschieb­ lich gesichert werden kann. Der Anschlag 30 hat eine Durchgangsbohrung 32, die am äußeren Ende dicht abge­ schlossen ist und in die das Stellglied 25 mit einem Kopf 33 ragt. An der dem Hauptkolben 10 zugewandten Stirnseite des Anschlages 30 liegt ein Lagerstück 34 an, deren dem Hauptkolben 10 zuge­ wandte Stirnseite 35 kalottenförmig ausgebildet ist. Auf ihr stützt sich der Federteller 22 uner der Kraft der Druckfeder 20 mit einer entsprechenden kalottenförmigen Gegenfläche 36 ab.

Der Federteller 21 sitzt zentriert auf dem Ansatz 24 des Hauptkol­ bens 10 und hat ausreichenden radialen Abstand von der Innenwandung 37 des Druckraumes 7, so daß der Federteller zuverlässig verschoben werden kann. Der andere Federteller 22 wird vom Stellglied 25 mit ausreichendem Spiel durchsetzt, der ebenfalls mit Spiel im Druckraum 7 angeordnet ist. In der Mittelstellung des Hauptkolbens 10 liegt der Feder­ teller 22 mit axialem Abstand von der benachbarten Stirn­ wand 38 des Druckraumes 7. Der Kopf 33 des Stellgliedes 25 liegt innerhalb der Durchgangsbohrung 32 an der vom Feder­ teller 22 abgewandten Stirnseite des Lagerstückes 34 an.

Wird der Hauptkolben 10 nach links verschoben, so nimmt er über das Stellglied 25 das Lagerstück 34 und den Federteller 22 gegen die Kraft der Druckfeder 20 mit. Der Federteller 21 stützt sich hierbei am gehäuseseitigen Anschlag 23 ab. Wird der Hauptkolben 10 nach rechts verschoben, dann wird der Federteller 21 vom Hauptkolben 10 gegen die Kraft der Druckfeder 20 mitgenommen, während sich der Federteller 22 über das Lagerstück 34 am Anschlag 30 abstützt. Da der Federteller 22 über die kalottenförmige Gegenfläche 36 an der kalottenförmigen Stirnseite 35 des Lagerstückes 34 abgestützt ist, kann er sich schräg stellen, so daß die Druckfeder 20 optimal abgestützt ist und keine Radialkräfte auf den Hauptkolben 10 übertragen werden. Er kann daher reibungsarm verschoben werden. Das Stellglied 25 durchsetzt den Federteller 22 mit ausreichendem radialem Spiel, so daß er beim Schrägstellen nicht mit dem Stell­ glied in Berührung kommt.

Über das Vorsteuerventil 1 wird der Hauptkolben 10 gegen die Kraft der Druckfeder 20 verschoben. Damit der Durch­ flußquerschnitt im Hauptventil 8 genau in bezug auf die an die Proportionalmagnete 2, 3 angelegte Spannung bzw. an die Stromstärke angepaßt werden kann, läßt sich die Vorspannung der Druckfeder 20 leicht einstellen. Soll die Vorspannung erhöht werden, wird der Anschlag 30 nach Lösen der Kontermutter 31 weiter in die Gewindebohrung 29 des Gehäuseansatzes 26 geschraubt. Über das Lagerstück 34 wird der Federteller 22 weiter in Richtung auf den Haupt­ kolben 10 verschoben, während sich der andere Federteller 21 am gehäuseseitigen Anschlag 23 und an der Stirnseite 10 A des Hauptkolbens 10 abstützt. Da bei diesem Einstellvorgang der Kopf 33 des Stellgliedes 25 vom Lagerstück 34 freikommt, hat der Hauptkolben 10 Axialspiel. Um dieses Spiel wieder aufzuheben, muß das Stellglied 25 so weit nachgestellt werden, bis sein Kopfteil 33 wieder am Lagerstück 34 anliegt. Hierzu wird ein die Durchgangsbohrung 32 des Anschlags 30 abdeckender Verschluß 39 gelöst, so daß über die Durchgangsbohrung der Kopf 33 des Stellgliedes 25 zugänglich ist. Er kann als Außen- oder Innenkante ausge­ bildet sein, so daß er mit einem entsprechenden Schlüssel gedreht werden kann. Das Stellglied 25 ist vorzugsweise eine Schraube, die in den Ansatz 24 des Hauptkolbens 10 ge­ schraubt ist. Um beim Nachstellen des Stellglieds 25 den Hauptkolben 10 gegen Drehen abzustützen, ist er an seiner gegenüberliegenden Stirnseite mit einem weiteren, in den Druckraum 6 ragenden Ansatz 40 versehen, der im Ausführungs­ beispiel mit einem Außenmehrfachkant 41 versehen ist. Da­ durch kann der Hauptkolben mit einem entsprechenden Schlüssel beim Nachstellen des Stellgliedes 25 festgehalten werden. Der Außenmehrfachkant 41 liegt in einer Gehäuse­ kappe 42, die lösbar mit dem Ventilgehäuse 9 verbunden ist. Die Gehäusekappe 42 wird beim beschriebenen Einstellvor­ gang abgenommen, damit der Mehrfachkant 41 leicht zugänglich ist.

Soll umgekehrt die Vorspannung der Druckfeder 20 verringert werden, muß das Stellglied 25 zunächst teilweise aus dem Ansatz 24 des Hauptkolbens 10 herausgeschraubt werden. An­ schließend wird der Anschlag 30 so weit herausgedreht, bis das Lagerstück 34 wieder am Kopf 33 des Stellgliedes 25 anliegt. Auf jeden Fall muß der Federteller 22 Abstand von der Stirnwand 38 des Gehäuseansatzes 26 haben.

Der maximale Verschiebeweg des Hauptkolbens 10 kann durch ein Distanzstück 43 begrenzt werden, das im Ausführungsbei­ spiel im Druckraum 7 untergebracht ist. Es ist rohrförmig ausgebildet und umgibt mit geringem Spiel den Ansatz 24 des Hauptkolbens 10. Die Druckfeder 20 ihrerseits umgibt das Distanzstück 43 ebenfalls mit Spiel. Dadurch kann die Druckfeder 20 beim Verschieben des Hauptkolbens 10 verformt werden, ohne daß sie mit dem Distanzstück in Berührung kommt. Der Abstand zwischen dem Distanzstück 43 und dem Federteller 22 bestimmt den maximalen Verschiebeweg des Hauptkolbens 10. Im Ausführungsbeispiel ist das Distanz­ stück 43 länger als der Ansatz 24. Das Distanzstück 43 kann einstückig mit dem Federteller 21 ausgebildet sein; in diesem Falle wird der Federteller durch einen Flansch des rohrförmigen Distanzstückes 43 gebildet.

Claims (9)

1. Ventil mit Vorsteuerung, mit einem in einem Ventilge­ häuse aus einer Mittelstellung in zwei Richtungen verschiebbaren Hauptkolben, dessen Stirnseiten über zugehörige Druckräume mit einem Vorsteuerkolben leitungsverbunden und in der Mittelstellung durch eine Feder gehalten ist, die ein axial verstellbares, die Feder vorspannendes Stellglied umgibt und an zwei Federtellern abgestützt ist, von denen der erste Feder­ teller am Ventilgehäuse und am Hauptkolben und der zweite Federteller an einem Anschlag anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30) für den zweiten Federteller (22) am Ventilgehäuse (9, 26) abge­ stützt, relativ zu ihm in Achsrichtung des Hauptkolbens (10) verstellbar sowie in jeder Einstellage am Ventilge­ häuse (9, 26) arretiert ist, und daß der Anschlag (30) eine von der Außenseite des Ventilgehäuse (9, 26) zu­ gängliche Öffnung (32) hat, durch die das Stellglied (25) zur Axialverstellung von außen erreichbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30) in eine Gewindebohrung (29) des Ventilgehäuses (9, 36) geschraubt und durch einen Sicherungsteil (31), vorzugsweise eine Kontermutter, in der Einstellage arretiert ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Feder­ teller (22) und dem Anschlag (30) ein Lagerstück (34) angeordnet ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dessen zweiter Federteller mit einer Gegenfläche unter der Kraft der Feder an einer kalottenförmigen Stützfläche abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (35) am Lagerstück (34) vorgesehen ist, und daß die Gegenfläche (36) des zweiten Federtellers (22) kalottenförmig ausge­ bildet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) in eine Durchgangsbohrung (32) des Anschlages (30) ragt.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) das Lagerstück (34) durchsetzt und mit einem Kopf (33) an ihm anliegt.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federteller (22) mit axialem Abstand von den Seitenwänden (38) des zuge­ hörigen Druckraumes (7) angeordnet ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (10) an seiner von der Feder (20) abgewandten Seite mit einem Formschlußglied (41), vorzugsweise einem Außenmehrfach­ kant, versehen ist, über das der Hauptkolben mit einem Werkzeug gegen Drehen sicherbar ist.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem im Bereich zwischen den beiden Federtellern ein Distanz­ stück vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (43) einstückig mit dem ersten Federteller (21) ausgebildet ist.