DE3703589A1 - Regelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein Regelventil dieser Art ist beispielsweise aus der DE- OS 31 27 729 bekannt. Dieses Regelventil besteht jedoch aus einer Vielzahl von Einzelteilen, was zu einem hohen Herstellungs- und Montageaufwand und demzufolge zu hohen Herstellungskosten führt. Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Verbindungsflächen vorhanden, die auf geeignete Weise abgedichtet werden müssen, damit das Druckmittel nicht entweichen kann.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Regelventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, das aus möglichst wenig und billig herstellbaren Einzelteilen besteht, nur einen geringen Bauraum benötigt, eine geringe Zahl abzudichtender Flächen aufweist und das gegen Druckstöße des hydraulischen Systems unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Regelventil der bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß das Regelventil aus äußerst wenigen, sehr einfach gestalteten Teilen besteht, einen geringen Bauraum benötigt und die Anzahl der Dichtflächen sowie Druckmit­ telanschlüsse auf ein Minimum reduziert ist. Darüber hinaus wird eine gute Anpassung an die gewünschte Regelkurve erreicht und ein Schwingen infolge von Druckstößen vermieden.

Im Bereich zwischen dem Hochdruckanschluß und dem ersten Druckmittelkanal sowie zwischen dem Hochdruckanschluß und der Dämpfungskammer muß die Hülse gegen das Gehäuse abge­ dichtet sein. Die Abdichtung kann auf geeignete Weise durch Passung in der Gehäusebohrung oder mittels eines Dichtungsringes erfolgen. Eine besonders einfache Ausge­ staltung des Vorsteuerventils besteht darin, daß das Vor­ steuerventil als Kegelventil ausgebildet ist, wobei das Ventilschließglied am Ende einer Bestätigungsstange des elektromechanischen Stellgliedes angeformt und der Ventil­ sitz durch den Rand einer Bohrung in der Abschlußplatte gebildet ist. Durch diese Ausgestaltung ist erreicht, daß für das Vorsteuerventil keine zusätzlichen Teile benötigt werden, sondern die ohnehin vorhandenen Elemente, nämlich die Abschlußplatte und die Betätigungsstange benutzt wer­ den.

Zur Befestigung des Regelventils und des elektromechani­ schen Stellgliedes an dem Hydromotor ist es zweckmäßig, daß die Hülse an ihrem dem Gehäuse des elektromechanischen Stellgliedes benachbarten Abschnitt mit einem Gewinde ver­ sehen und in ein entsprechendes Gewinde in der Gehäuseboh­ rung des Hydromotors einschraubbar ist. Gemäß einer weite­ ren Ausgestaltung des Regelventils ist der Hochdruckan­ schluß des Regelventils über zweite radiale Öffnungen in der Hülse mit einem zwischen dieser und der Mantelfläche des Steuerkolbens gebildeten Ringraum verbunden, von dem die erste Drosselbohrung in die Steuerkammer und die zwei­ te Drosselbohrung in die Dämpfungskammer führt. Zweckmä­ ßigerweise weist die Mantelfläche der Hülse im Bereich zwischen dem Gewindeabschnitt und den ersten radialen Bohrungen sowie im Bereich zwischen den zweiten radialen Öffnungen und dem Hochdruckanschluß jeweils einen gerin­ geren Durchmesser auf als an den Enden und im mittleren Abschnitt und die durch diesen radialen Abstand zum Gehäu­ se gebildeten Ringräume dienen als erster und zweiter Druckmittelkanal. Auf diese Weise werden Druckmittelkanäle von ausreichend großem Durchtrittsquerschnitt geschaffen, ohne daß dafür ein zusätzlicher Bauraum beansprucht wird. Damit aus der Gehäusebohrung kein Druckmittel nach außen treten kann, ist zwischen dem Gehäuse des elektromechani­ schen Stellgliedes und dem Gehäuse des Hydromotors ein Dichtungsring angeordnet. Zur Führung der Betätigungsstan­ ge in dem Bereich der dem Ventilkegel benachbart ist, ist ein Ring vorgesehen, der die Betätigungsstange dichtend umschließt. Dadurch wird erreicht, daß der Ventilkegel stets mittig in der Bohrung der Abschlußplatte geführt wird und zentrisch am Ventilsitz anliegt.

Das elektromechanische Stellglied ist vorzugsweise ein Regelmagnet, dessen Betätigungsstange in Schließrichtung des Vorsteuerventils von einer Feder mit justierbarer Fe­ derkraft beaufschlagt ist. Durch die justierbare Feder­ kraft kann der gewünschte Öffnungsdruck des Vorsteuerven­ tils exakt eingestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelventils ist nachstehend anhand der Zeichnung, die einen Längs­ schnitt durch ein Regelventil zeigt, näher erläutert.

In einem Gehäuse 1 eines Hydromotors 2 ist eine Bohrung 3 vorhanden, zu der rechtwinklig, aber in axialem Abstand, ein Hochdruckanschluß 4 (HD) und eine Rücklaufbohrung 5 (RD) angeordnet sind. An ihrem äußeren Ende ist die Boh­ rung 3 mit einem Gewinde 8 versehen. In der Bohrung 3 be­ findet sich eine Hülse 9, die als Fortsatz eines Gehäuses 10 eines elektromechanischen Stellgliedes 23 ausgebildet und mit diesem einstückig ist. Die Hülse 9 weist in dem Bereich, der dem Gehäuse 10 benachbart ist einen Gewinde­ abschnitt 11 auf, so daß die Hülse 9 in das Gehäuse 1 des Hydromotors 2 einschraubbar ist, wodurch gleichzeitig das elektromechanische Stellglied 23 (Gehäuse 10) an dem Hy­ dromotor 2 befestigt wird. Die Hülse 9 weist einen mittle­ ren Abschnitt 9′ und ein freies Ende 9* auf, die jeweils dichtend an der Wandung der Bohrung 3 anliegen.

Zwischen dem Gewindeabschnitt 11 und dem mittleren Ab­ schnitt 9′ sowie zwischen letzerem und dem freien Ende 9* weist die Hülse 9 jeweils eine Mantelfläche geringeren Durchmessers auf, so daß in diesem Abschnitt ein Abstand zu der Wandung der Bohrung 3 vorhanden ist, durch den ein erster Ringraum 14 und ein zweiter Ringraum 6 zwischen der Hülse 9 und dem Gehäuse 1 gebildet wird. In dem dem Ge­ windeabschnitt 11 benachbarten Bereich der Hülse 9 ist in dieser eine Abschlußplatte 15 angeordnet, die mit ihrer dem Innenraum der Hülse 9 zugewandten Fläche eine Steuer­ kammer 16, die auf der gegenüberliegenden Seite durch ei­ nen Steuerkolben 17 begrenzt wird, der mit seinen zylin­ drischen Endbereichen 17′ und 17* dichtend in der Hülse 9 verschiebbar ist. Der Steuerkolben 17 wird mittels einer Steuerfeder 18, die an einer radialen Schulter 17′′ an­ liegt, gegen einen Anschlag 7 vorgespannt, wobei das ande­ re Ende der Steuerfeder 18 an der Abschlußplatte 15 abge­ stützt ist. Von dem zweiten Ringraum 6 führen zweite ra­ diale Öffnungen 31 in einen dritten Ringraum 30, der zwi­ schen den zylindrischen Endbereichen 17′ und 17* des Steu­ erkolbens 17 an dessen Mantelfläche gebildet ist. Der Steuerkolben 17 weist eine erste Drosselbohrung 19 auf, durch die der Ringraum 30 mit der Steuerkammer 16 in Ver­ bindung steht. Außerdem ist im Steuerkolben 17 eine zweite Drosselbohrung 12 vorhanden, die in eine Dämpfungskammer 13 führt, welche von einer Stirnseite des Steuerkolbens 17 begrenzt wird.

Die Abschlußplatte 15 weist eine axiale Bohrung 20 auf, die von der Steuerkammer 16 auf die dem elektromechani­ schen Stellglied zugewandte Seite der Abschlußplatte 15 führt. Die Hülse 9 ist in dem Bereich, der unmittelbar vor dem Gewindeabschnitt 11 liegt mit zwei radialen Kanälen versehen, die im Bereich der Rücklaufbohrung 5 liegen. In dem Bereich des ersten Ringraumes 14, der dem mittleren Abschnitt 9′ benachbart ist, weist die Hülse 9 radiale Öffnungen 22 auf, die die Innenseite der Hülse 9 mit dem Ringraum 14 verbinden.

Das elektromechanische Stellglied 23 besitzt eine Betäti­ gungsstange 24 die axial verschiebbar und in einem Ring 25 dichtend geführt ist. Das Ende der Betätigungsstange 24 ist kegelförmig ausgebildet und dient als Ventilschließ­ glied 26, das in der Schließstellung des Vorsteuerventils an dem als Ventilsitz 27 dienenden Rand der Bohrung an­ liegt. Das Gehäuse 10 des elektromechanischen Stellgliedes 23 weist an der am Gehäuse anliegenden Stirnfläche eine Ringnut 28 auf, in der ein Dichtungsring 29 vorgesehen ist.

Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Re­ gelventils wird nachfolgend beschrieben.

Wird dem Hochdruckanschluß 4 der Pumpendruck eines hydro­ statischen Kreislaufs zugeführt, so gelangt dieser Druck durch den zweiten Ringraum 6 und die radialen Öffnungen 31 in den dritten Ringraum 30. Durch die Drosseln 19 und 12 stellt sich mit zeitlicher Verzögerung dieser Druck auch in der Steuerkammer 16 und in der Dämpfungskammer 13 ein. Aufgrund gleicher druckbeaufschlagter Flächen wirkt zu­ zunächst nur die Kraft der Steuerfeder 18 in Schließrich­ tung des Regelventils, so daß die ersten radialen Öffnun­ gen 22 durch den Steuerkolben 17 verschlossen sind. Der Hydromotor 2 wird in dieser Stellung vom gesamten Druck­ mittelstrom beaufschlagt und - eine entsprechenden Pumpenleistung vorausgesetzt - mit seiner maximalen Drehzahl betrieben.

Aufgrund eines entsprechenden elektrischen Signals wird die Spule des elektromechanischen Stellgliedes 23, vor­ zugsweise einem Regelmagnet, erregt - und in der Zeichnung gesehen nach links - bewegt, wodurch das Ventilschließ­ glied 26 von dem Ventilsitz 27 abgehoben wird. Ist das Vorsteuerventil geöffnet, so kann Druckmittel aus der Steuerkammer 16 durch die Bohrung 20 in der Abschlußplatte 15 sowie durch die radialen Bohrungen 21 in den Rücklauf­ kanal 5 entweichen. Die Verringerung des Druckes in der Steuerkammer 16 hat zur Folge, daß der Steuerkolben 17 gegen die Steuerfehler 18 verschoben wird und damit den Bypass zwischen der dem Hochdruckanschluß 4 und der Rück­ laufbohrung 5 öffnet. Wieweit der Durchtrittsquerschnitt des Bypasses an den radialen Öffnungen 22 in der Hülse 9 geöffnet wird, ist abhängig von dem Öffnungsquerschnitt des aus 26 und 27 gebildeten Vorsteuerventils, das den Druckabbau in der Steuerkammer 16 beeinflußt.

Da durch die Drosselbohrung 19 ständig Druckmittel von der Hochdruckseite in die Steuerkammer 16 nachgeführt wird, muß - um den Steuerkolben 17 in einer bestimmten Regel­ stellung zu halten - eine entsprechende Druckmittelmenge durch das Vorsteuerventil abgeführt werden. Wird der Re­ gelmagnet 23 stromlos, was insbesondere im Falle einer Störung der elektrischen Anlage eintritt, so wird die Be­ tätigungsstange 24 in Richtung auf die Abschlußplatte 15 bewegt, so daß das Ventilschließglied 26 durch Anlage an den Ventilsitz 27 das Vorsteuerventil schließt. Dadurch wird der Druck in der Steuerkammer 16 auf seinem höchsten Wert und der Steuerkolben 17 in der Schließposition gehal­ ten.

In der Dämpfungskammer 13 herrscht der gleiche Druck wie im Hochdruckanschluß 4, jedoch werden plötzliche Druckän­ derungen, die aufgrund von Störeinflüssen auftreten, erst mit zeitlicher Verzögerung in der Dämpfungskammer 13 wirk­ sam, so daß dort ein Druckpegel herrscht, der gegenüber der systembedingten Pulsation auf der Hochdruckseite ge­ glättet ist.

Claims (10)

1. Regelventil, welches in Abhängigkeit eines elektrischen Signals eine Ventilöffnung steuert, durch den der Druck­ mittelstrom beeinflußbar ist, wobei das Regelventil einen eine Steuerkammer begrenzenden und in Schließrichtung des Ventils von einem Steuerdruck und einer Steuerfeder beauf­ schlagten Steuerkolben, in dem eine einen Hochdruckan­ schluß mit der Steuerkammer verbindende erste Drossel an­ geordnet ist, sowie ein den Steuerdruck beeinflussendes Vorsteuerventil, das von einem elektromagnetischen Stell­ glied betätigt wird, umfaßt, den Steuerkolben in einer Hülse, die eine innerhalb der Hülse dichtend befestigte Abschlußplatte aufweist, dichtend geführt ist und die Hül­ se erste radiale Öffnungen aufweist, die zu einem entlang der Mantelfläche der Hülse verlaufenden ersten Druckmit­ telkanal führen, und die Hülse in dem zwischen dem Hoch­ druckanschluß und den ersten radialen Öffnungen befindli­ chen Bereich dichtend in einem Ventilgehäuse eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (9) als Fortsatz des Gehäuses (10) des elektromechanischen Stellgliedes (23) einstückig mit die­ sem ausgebildet ist, daß das Regelventil in einer Gehäuse­ bohrung (3) eines Hydromotors (2) oder in dessen An­ schlußplatte zwischen Hochdruckanschluß (4) und Rücklauf­ leitung (5) angeordnet ist, und daß die der Steuerkammer (16) entfernt liegende Stirnseite des Steuerkolbens (17) eine Dämpfungskammer (13) begrenzt, die über eine zweite Drossel (12) mit dem Hochdruckanschluß (4) verbunden ist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse (9) im Bereich zwischen dem Hochdruckanschluß (4) und dem ersten Druckmittelkanal (Ringraum 14) sowie zwischen dem Hochdruckanschluß (4) und der Dämpfungskammer (13) durch Passung in der Gehäuseboh­ rung (3) oder mittels Dichtungsringen abgedichtet ist.

3. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (26, 27) als Kegelventil ausgebildet ist, wobei das Ventil­ schließglied (26) am Ende einer Betätigungsstange (24) des elektromechanischen Stellgliedes (23) angeformt ist.

4. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hülse in ihrem dem Gehäuse (10) des elektromechanischen Stell­ gliedes (23) benachbarten Abschnitt mit einem Gewinde (11) versehen und in ein entsprechendes Gewinde (8) der Gehäu­ sebohrung (3) des Hydromotors (2) einschraubbar ist.

5. Regelventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Abschlußplatte (15) und dem Gewindeabschnitt (11) mindestens ein radialer Kanal angeordnet ist, der in den ersten Druckmittelkanal (Ring­ raum 14) mündet.

6. Regelventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hochdruckanschluß (4) über zweite radia­ le Öffnungen (31) in der Hülse (9) mit einem zwischen die­ ser und der Mantelfläche des Steuerkolbens (17) gebildeten dritten Ringraum (30) verbunden ist, von dem die erste Drosselbohrung (19) in die Steuerkammer (16) und die zwei­ te Drosselbohrung (12) in die Dämpfungskammer (13) führt.

7. Regelventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mantelfläche der Hülse (9) im Bereich zwischen dem Gewindeabschnitt (11) und den ersten radialen Öffnungen (22) sowie im Bereich zwischen den zweiten radialen Öffnungen (31) und dem Hochdruckanschluß (4) jeweils einen geringeren Durchmesser aufweist als an den Enden und im mittleren Abschnitt und die durch radia­ len Abstand zum Gehäuse (1) gebildeten Ringräume (14, 6), als erster und zweiter Druckmittelkanal dient.

8. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (10) des elektromechanischen Stellgliedes (23) und dem Gehäuse (1) des Hydromotors (2) ein Dichtungsring (29) angeordnet ist.

9. Regelventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigungsstange (24) in dem Bereich, der dem Ventilschließglied (26) benachbart ist, mittels eines Ringes (25) dichtend geführt ist.

10. Regelventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elektromechanische Stellglied (23) ein Regelmagnet ist und die Betätigungsstange (24) in Schließrichtung des Vorsteuerventils (26, 27) von einer Feder mit justierbarer Federkraft beaufschlagt ist.