DE4329164C2 - Hydraulischer Steuerventilblock - Google Patents
Hydraulischer SteuerventilblockInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Steuerventilblock nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der Praxis ist ein derartiger hydraulischer Steuerventilblock in
Standard-Ausführung bekannt, der in großer Stückzahl kostengünstig herge
stellt ist und beispielsweise zur Förderstrom- und Druckregelung von
hydrostatischen Maschinen, wie etwa Axialkolbenpumpen von hydraulischen
Lüfterantrieben für Kühlanlagen von Verbrennungsmotoren, dient. Beide
Steuerventile dieses bekannten Steuerventilblocks sind als Kolbenventile mit
hydraulischer Ansteuerung ausgebildet, wobei das erste Steuerventil über
zwei Steuerdruckkanäle mit zwei unterschiedlichen, einen dem Fördervolumen
strom der Axialkolbenpumpe proportionalen Differenzdruck ergebenden Steuer
drücken und das zweite Steuerventil mit einem dem Arbeitsdruck der
Axialkolbenpumpe proportionalen Steuerdruck angesteuert wird; die Ansteue
rung erfolgt jeweils gegen den Druck eines Feder-Druckteils. Um die
Kennlinie des ersten Steuerventils ferngesteuert verändern zu können, ist an
dessen Steuerdruckkanal mit dem niedrigeren Steuerdruck über eine Steuerlei
tung ein externes, elektrisch gesteuertes Druckventil in Sitzventilbauweise
angeschlossen, das einen zusätzlichen Konstruktions- und Montageaufwand
bedingt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Steuerventilblock der eingangs genannten
Art so weiterzubilden, daß bei Aufrechterhaltung seiner Funktion unter
Verwendung des fernsteuerbaren Sitzventils der Konstruktions- und Montage
aufwand verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in
Verbindung mit dessen gattungsbildenden Merkmalen gelöst. Der bekannte
Steuerventilblock ist erfindungsgemäß durch Austausch des Feder-Druckteils
seines zweiten Steuerventils durch das Sitzventil und Stillegung des
Ventilkolbens des zweiten Steuerventils zum erfindungsgemäßen Steuerventil
block umgerüstet. Gleichzeitig damit ist einer der zwei Hydraulikanschlüsse
des Sitzventils, vorzugsweise dessen Ausgang, an einen vorhandenen Hydrau
likanschluß, vorzugsweise den Tankanschluß des
Steuerventilblocks, und der andere Hydraulikanschluß des Sitzventils,
vorzugsweise dessen Eingang, an den im Steuerventilblock zusätzlich
ausgebildeten Druckmedium-Kanal angeschlossen, der vorzugsweise in den
Steuerdruckkanal des ersten Steuerventils mit dem niedrigeren Steuerdruck
einmündet. Bei völlig geschlossenem Sitzventil behält das erste Steuerventil
seine Funktion bei, arbeitet also beispielsweise als Differenzdruckventil,
dessen Ansteuerung mit dem Differenzdruck durch Öffnen des Sitzventils
entsprechend der Entlastung des niedrigeren der beiden, den Differenzdruck
ergebenden Steuerdrücke gezielt verändert werden kann. Sobald der niedrigere
Steuerdruck auf Null abgesenkt wird, arbeitet das erste Steuerventil als
Druckventil; es kann folglich mit Hilfe des Sitzventils sowohl zur
Förderstrom- als auch zur Druckregelung eingesetzt werden. Die Ansteuerung
des Sitzventils kann willkürlich oder je nach Einsatzgebiet des Steuerven
tilblocks in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie etwa der
Drehzahl eines Antriebsmotors für die Pumpe, dem Arbeitsdruck derselben
unter Verwendung eines entsprechenden Druck/Strom-Wandlers oder der Tempera
tur des Kühlmittels bei Verwendung in einem hydraulischen Lüfterantrieb für
die Kühlanlage eines Verbrennungsmotors, erfolgen. Der derart umgerüstete
und ausgebildete Steuerventilblock hat bei erheblich geringerem Konstruk
tions- und Montageaufwand infolge des Wegfalls des externen, elektrisch
angesteuerten Sitzventils durch Aufnahme desselben anstelle des zweiten
Steuerventils die gleiche Funktion wie die Kombination dieses externen
Sitzventils und des Steuerventilblocks vor der Umrüstung, nämlich die der
Förderstrom- und Druckregelung mit ferngesteuerter Veränderung der Kennlinie
der ersteren Regelung und automatischer hydraulischer Umschaltung von der
einen auf die andere Regelung.
Das Sitzventil kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung zusätzlich zur
elektrischen Ansteuerung mit dem an seinem Ventileingang herrschenden
hydraulischen Eingangsdruck in Richtung Offenstellung angesteuert werden.
Hierbei kann das Ansteuerteil von schaltender oder proportional wirkender
Ausführung sein und gegen eine das Sitzventil in Richtung Schließstellung
beaufschlagende Feder wirken, die zweckmäßigerweise eine solche Kennlinie
aufweist, daß bei Erreichen ihres Ansprechdrucks der Druckanstieg zwischen
Öffnungsbeginn und Öffnungsende (bei vollem Durchfluß) möglichst gering ist.
Möglich ist aber auch die Ausbildung des Ansteuerteils mit zwei Proportio
nalmagneten einander entgegengesetzter Wirkrichtungen, deren einer den
Ventilkörper des Sitzventils in Richtung Schließstellung kraftbeaufschlagt
und somit, ggfs. mit einer ebenfalls in Schließstellung wirkenden, relativ
schwachen Feder, den Druckwert bestimmt, bei dem der hydraulische Eingangs
druck das Sitzventil von der Schließ- in die Offenstellung schaltet; der
andere Proportionalmagnet wirkt auf den Ventilkörper des Sitzventils in
Richtung Offenstellung.
Der Ventilkolben kann entweder mittels Fixierung durch das Sitzventil oder
durch einen gegen ihn ausgetauschten Kolben stillgelegt sein, der die
Beaufschlagung der genannten Druckkammer mit dem Steuerdruck sperrt.
Vorzugsweise ist dieser Kolben durch eine Feder in der stillgelegten
Stellung gehalten, die am Ventilkörper des Sitzventils abgestützt sein kann.
Zweckmäßigerweise beaufschlagt die Feder den Ventilkörper des Sitzventils in
Richtung der Schließstellung.
Die Umrüstung zurück zum Steuerventilblock, wie er im eingangs genannten
Stand der Technik beschrieben wurde, läßt sich in einfacher Weise durch
Austausch des Sitzventils gegen das den zusätzlichen Druckmedium-Kanal
sperrende Feder-Druckteil des Kolbenventils und ggfs. des Kolbens gegen den
Ventilkolben des Kolbenventils und, falls gewünscht, durch Anschließen des
externen, elektrisch angesteuerten Sitzventils, durchführen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den verbleiben
den Unteransprüchen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1A einen Längsschnitt eines Steuerventilblocks mit einem Kolben- und
einem Sitzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 1B einen Schaltplan des Steuerventilblocks nach Fig. 1A,
Fig. 2A einen Längsschnitt eines Steuerventilblocks mit einem Kolben- und
einem Sitzventil gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung, und
Fig. 2B einen Schaltplan des Steuerventilblocks nach Fig. 2A.
Zunächst wird der aus der Praxis bekannte Steuerventilblock nach den Fig. 3A
und 3B beschrieben, da er die Basiskonstruktion darstellt, aus der durch
einfaches Umrüsten und Nachrüsten mit dem zusätzlichen Druckmedium-Kanal die
Steuerventilblöcke nach den Fig. 1A, 1B, 2A und 2B hervorgehen. Hierbei ist
Fig. 3A ein Längsschnitt des bekannten Steuerventilblocks und Fig. 3B ein
Schaltplan des Steuerventilblocks nach Fig. 3A.
Der Steuerventilblock nach Fig. 3A umfaßt ein Gehäuse 1, ein erstes
Steuerventil 2 und ein zweites Steuerventil 3, die beide als drosselnde
3/2-Wegeventile ausgebildet sind und je eine im Gehäuse 1 durchgehende
Ventilbohrung, je einen in der Ventilbohrung verschiebbar geführten
Ventilkolben 4 bzw. 5 und je ein Feder-Druckteil 6 bzw. 7 umfassen.
Jedes Feder-Druckteil 6, 7 ist in je eine an der in der Zeichnung rechten
Stirnseite des Gehäuses 1 ausmündenden Bohrungserweiterung der Ventilbohrung
eingeschraubt und umfaßt ein Federgehäuse 8 bzw. 9, eine zwischen zwei
Federtellern 10, 11 bzw. 12, 13 im Federgehäuse 8 bzw. 9 eingespannte
Schrauben-Druckfederanordnung 14 bzw. 15 sowie ein Einstellglied 16 bzw. 17
bestehend aus einem Spannkolben 18 bzw. 19 mit Außengewinde, der an dem in
der Zeichnung rechten, gehäuseäußeren Federteller 11 bzw. 13 angreift, sowie
einer auf den Spannkolben 18 bzw. 19 aufgeschraubten Schraubenanordnung 20
bzw. 21 zum Verändern der Vorspannung der Schrauben-Druckfederanordnung 14
bzw. 16. Beide Feder-Druckteile 6, 7 beaufschlagen somit die Ventilkolben 4
bzw. 5 in Richtung der durch ein Verschlußteil 22 bzw. 23 verschlossenen
Ausmündung der jeweiligen Ventilbohrung an der in der Figur linken
Stirnseite des Gehäuses 1, wobei zwischen jedem Verschlußteil 22 bzw. 23 und
der Stirnseite des zugeordneten Ventilkolbens 4 bzw. 5 ein hydraulischer
Druckraum 24 bzw. 25 ausgebildet ist.
Das Gehäuse 1 weist fünf Hydraulikanschlüsse auf: einen ersten Hydraulikan
schluß P, einen zweiten Hydraulikanschluß A, einen dritten, zum Tank
führenden Tankanschluß T und einen vierten Hydraulikanschluß D (lediglich in
Fig. 3A gezeigt) mit einem sich anschließenden, bis zur Ventilbohrung des
zweiten Steuerventils 3 verlaufenden ersten Druckmedium-Kanal 26 zur
Aufnahme eines verstellbaren Drosselventils DV, wie es prinzipiell in der
DE 41 32 709 A1 beschrieben ist. Der fünfte, mit einem Pfeil an der in der
Zeichnung oberen Seite des Gehäuses 1 gekennzeichnete Hydraulikanschluß X
führt direkt in den Federraum 27 des ersten Steuerventils 2.
Vom Hydraulikanschluß P aus verläuft im Gehäuse 1 ein zweiter Druckmediumka
nal 28 mit einem ersten Kanalabschnitt 28a bis zur Ventilbohrung des zweiten
Steuerventils 3 und von dieser aus mit einem zweiten Kanalabschnitt 28b bis
zur Ventilbohrung des ersten Steuerventils 2.
Vom Hydraulikanschluß A aus erstreckt sich ein dritter Druckmedium-Kanal 29
mit einem ersten Kanalabschnitt 29a bis zur Ventilbohrung des zweiten
Steuerventils 3, um sich von dort mit einem in Ventilkolbenrichtung
versetzten, mit dem ersten Druckmedium-Kanal 26 fluchtenden zweiten
Kanalabschnitt 29b bis zur Ventilbohrung des ersten Steuerventils 2
fortzusetzen.
Vom Tankanschluß T aus verläuft ein vierter Druckmedium-Kanal 30 mit einem
ersten Kanalabschnitt 30a bis zur Ventilbohrung des zweiten Steuerventils 3
und von dieser aus mit einem zweiten Kanalabschnitt 30b bis zur Ventilboh
rung des ersten Steuerventils 2. Die Kanalabschnitte 30a und 30b sind
lediglich im Längsschnitt des Steuerventilblocks, nicht jedoch im Schalt
plan, dargestellt.
Ein fünfter Druckmedium-Kanal 31 mit einer Drosselstelle 32 verbindet einen
an den Federraum 27 des ersten Steuerventils 2 angeschlossenen Verbindungs
kanal 33 mit dem zweiten Kanalabschnitt 30b des vierten Druckmedium-Kanals
30.
Ein sechster Druckmedium-Kanal 34 verbindet den Federraum 35 des zweiten
Steuerventils 3 mit den ersten Kanalabschnitten 30a, 26a und 29a der
Druckmedium-Kanäle 30, 26 und 29.
Der Ventilkolben 4 des ersten Steuerventils 2 enthält drei Ringkanäle, die
in der Zeichnung von links nach rechts mit den Bezugszeichen 37, 38, 39
bezeichnet sind, eine Längsbohrung 40 sowie einen am Federteller 10 des
Feder-Druckteils 6 anliegenden Ansatz 41 mit gleichem Durchmesser wie der
Ventilkolben im Bereich der Ringkanäle. Die vom Ansatz 41 begrenzte
Ringfläche am Ventilkolben 4 begrenzt einen weiteren hydraulischen Druckraum
42 des ersten Steuerventils 2, der an den Verbindungskanal (Druckmedium-Kanal) 33 angeschlossen
ist. Die Längsbohrung 40 verläuft von der in der Figur linken Stirnfläche
des Ventilkolbens 4 aus bis zu einer Radialbohrung, 43, die an der
Umfangsfläche des Ansatzes 41 ausmündet. Eine weitere Radialbohrung 44
verbindet die Längsbohrung 40 mit der Umfangsfläche des Ventilkolbens 4 im
Bereich des Ringkanals 37. Die Radialbohrung 44 und der von dieser zum
hydraulischen Druckraum 24 führende Abschnitt der Längsbohrung 40 stellt
einen an den ersten Kanalabschnitt 28a des zweiten Druckmedium-Kanals 28
angeschlossenen ersten Steuerdruckkanal 45 dar.
Ebenso stellen die Radialbohrungen 43 44 der zwischen diesen verlaufende
Abschnitt der Längsbohrung 40 einen zweiten Steuerdruckkanal 46 dar, der zum
weiteren hydraulischen Druckraum 42 führt und eine Drosselwirkung aufweist,
wie sie durch die im Schaltplan nach Fig. 3B dargestellte Drossel 47
angedeutet ist.
Der Ventilkolben 5 des zweiten Steuerventils 3 enthält drei Ringkanäle, die
in der Zeichnung von links nach rechts mit dem Bezugszeichen 48, 49, 50
bezeichnet sind sowie eine Längsbohrung 51, die sich von der in der Figur
linken Stirnfläche des Ventilkolbens 5 aus bis zu einer Radialbohrung 52
erstreckt, die an der Umfangsfläche des Ventilkolbens 5 im Bereich des
Ringkanals 48 ausmündet. Die Längsbohrung 51 und die Radialbohrung 52
stellen einen mit dem Bezugszeichen 53 bezeichneten Steuerdruckkanal dar,
der den ersten Kanalabschnitt 28a des zweiten Druckmedium-Kanals 28 mit dem
hydraulischen Druckraum 25 des zweiten Steuerventils 3 verbindet.
Der Steuerventilblock nach den Fig. 3A und 3B wird im vorliegenden
Ausführungsbeispiel zur Förderstrom- und Druckregelung einer Axialkol
benpumpe 100 eines nicht gezeigten hydraulischen Lüfterantriebs für die
Kühlanlage eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verwendet. Zu diesem
Zweck ist der Hydraulikanschluß P über eine Verbindungsleitung 101 an eine
man den Ausgang der Axialkolbenpumpe 100 angeschlossene Arbeitsleitung 102,
der Hydraulikanschluß A über eine Stelldruckleitung 103 an den hydraulischen
Druckraum 104 eines Stellzylinders 105 zum Verstellen des Fördervolumens der
Axialkolbenpumpe 100 und der Tankanschluß T über eine Entlastungsleitung 106
an den Tank 107 angeschlossen. Der Stellkolben 108 des Stellzylinders 105
wird durch eine Feder 109 in Richtung Verkleinerung des hydraulischen
Druckraums 104 und damit Vergrößerung des Fördervolumens der Axialkolbenpum
pe 100 beaufschlagt. Die Arbeitsleitung 102 führt zu einem nicht gezeigten
Hydromotor, der ein im Bereich des Kühlers des Verbrennungsmotors angeordne
tes, ebenfalls nicht gezeigtes Lüfterrad antreibt.
Die Schrauben-Druckfederanordnung 15 des zweiten Steuerventils 3 ist auf einen höheren
Druckwert als die Druckfederanordnung 14 des ersten Steuerventils 2
eingestellt, so daß letzteres Steuerventil 2 von ersterem Steuerventil 3
überlagert ist, d. h. nur unterhalb des eingestellten Druckwertes der
Druckfederanordnung 15 seine Funktion der Förderstromregelung ausführt.
Bei nicht angetriebener Axialkolbenpumpe 100 befinden sich beide Steuerven
tile 2, 3 in ihrer jeweiligen, in der Zeichnung dargestellten Ausgangsstel
lung: Der Ventilkolben 5 des zweiten Steuerventils 3 verbindet mit seinen
Ringkanälen 48, 49 und 50 die jeweiligen Kanalabschnitte 28a und 28b, 29a
und 29b sowie 30a und 30b der einzelnen Druckmedium-Kanäle 28, 29 und 30
miteinander, ohne jedoch Verbindungen zwischen diesen Druckmedium-Kanälen
selbst herzustellen; der Ventilkolben 4 des ersten Steuerventils 2 sperrt
den Kanalabschnitt 28b des zweiten Druckmedium-Kanals 28 und verbindet mit
seinem Ringkanal 38 die Kanalabschnitte 29b und 30b der Druckmedium-Kanäle
29 und 30 miteinander. Auf diese Weise sind bei gesperrtem Hydraulikanschluß
P die Hydraulikanschlüsse A und T des Steuerventilblocks miteinander
verbunden und dementsprechend der hydraulische Druckraum 104 des Stellzylin
ders 105 zum Tank 107 hin entlastet, wodurch die Axialkolbenpumpe 100 auf
maximales Fördervolumen eingestellt ist.
Bei angetriebener Axialkolbenpumpe 100 strömt ein Teil des von dieser
erzeugten Fördervolumenstroms über die Verbindungsleitung 101, den zweiten
Druckmedium-Kanal 28, den Ringkanal 37, die Radialbohrung 44, die Längsboh
rung 40, die Radialbohrung 43, den fünften Druckmediumkanal 31 und den
vierten Druckmediumkanal 30 zum Tank 107. Dabei entsteht im zweiten Steuer
druckkanal 46 bzw. an dessen Drossel 47 eine Druckdifferenz, die dem
Fördervolumenstrom der Axialkolbenpumpe 100 proportional ist, in den
hydraulischen Druckräumen 24 und 42 des ersten Steuerventils 2 ansteht und
dessen Ventilkolben 4 gegen den Druck der Druckfederanordnung 14 beauf
schlagt. Sobald die hydraulische Kraft dieser Druckdifferenz die Kraft der
Druckfederanordnung 14 übersteigt, verschiebt sie den Ventilkolben 4 in der
Zeichnung nach rechts in Richtung Endstellung, bis sich dieser im
Kraftgleichgewicht befindet und somit eine der Druckdifferenz entsprechende
Regelstellung einnimmt. In dieser Regelstellung steht der Kanalabschnitt 28b
des zweiten Druckmediumkanals 28 über den Ringkanal 37 mit dem Kanalab
schnitt 29b des dritten Druckmedium-Kanals 29 in Verbindung, während der
Kanalabschnitt 30b des vierten Druckmedium-Kanals 30 gesperrt ist. Dement
sprechend ist der hydraulische Druckraum 104 des Stellzylinders 105 mit der
Arbeitsleitung 102 verbunden, so daß der in dieser herrschende Arbeitsdruck
als Stelldruck den Stellkolben 108 gegen den Druck der Feder 109 verschiebt.
Dadurch wird die Axialkolbenpumpe 100 so lange auf kleineres Fördervolumen
zurückgeschwenkt, bis der dem eingestellten Druckwert (Sollwert) der
Druckfederanordnung 14 des ersten Steuerventils 2 entsprechende Fördervolu
menstrom wieder erreicht ist.
Der Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 102 steht über die Verbindungsleitung
101, den ersten Kanalabschnitt 28a des zweiten Druckmedium-Kanals 28 und den
Steuerdruckkanal 53 im hydraulischen Druckraum 25 des zweiten Steuerventils
3 an und beaufschlagt dessen Ventilkolben 5 gegen den Druck der Druckfeder
anordnung 15.
Sobald die hydraulische Kraft des Arbeitsdrucks die Kraft der Druckfederan
ordnung 15 übersteigt, verschiebt sie den Ventilkolben 5 in der Zeichnung
nach rechts in Richtung Endstellung, bis sich dieser im Kraftgleichgewicht
befindet und somit eine dem Arbeitsdruck entsprechende Regelstellung
einnimmt, in der der Ventilkolben 5 mit seinem Ringkanal 48 den Kanalab
schnitt 28a des zweiten Druckmediumkanals 28 mit dem Kanalabschnitt 29a des
dritten Druckmediumkanals 30 verbindet, die Verbindung der Kanalabschnitte
30a und 30b des vierten Druckmedium-Kanals 30 aufrechterhält und den
Kanalabschnitt 29b des dritten Druckmediumkanals 29 sperrt. Auf diese Weise
ist der hydraulische Druckraum 104 des Stellzylinders 105 an die Arbeitslei
tung 102 angeschlossen, so daß der in dieser herrschende Arbeitsdruck als
Stelldruck den Stellkolben 108 gegen den Druck der Feder 109 unter
Zurückschwenken der Axialkolbenpumpe 100 auf kleineres Fördervolumen so
lange verschiebt, bis der dem eingestellten Druckwert (Sollwert) der
Druckfederanordnung 15 entsprechende Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 2
wieder erreicht ist.
Durch entsprechendes Öffnen des Drosselventils DV kann sowohl während der
Förderstromregelung durch das erste Steuerventil 2 als auch während der
Druckregelung durch das zweite Steuerventil 3 der im hydraulischen Druckraum
104 des Stellzylinders 105 anstehende Stelldruck verzögert aufgebaut und
somit ein abruptes Ansprechen des Stellkolbens 108 verhindert werden.
Über den Hydraulikanschluß X des vorstehend beschriebenen Steuerventilblocks
ist an den hydraulischen Druckraum 42 des ersten Steuerventils 2 ein
externes, vorzugsweise elektrisch ansteuerbares Druckbegrenzungsventil
(nicht dargestellt) angeschlossen, mit dem die am Ventilkolben 4 wirkende
Druckdifferenz gezielt verändert und somit die Förderstromregelung beein
flußt werden kann.
Die Fig. 1A und 1B zeigen den erfindungsgemäßen Steuerventilblock nach
dem ersten Ausführungsbeispiel, der sich vom bekannten Steuerventilblock
nach den Fig. 3A und 3B bei ansonsten gleicher Konstruktion durch einen
zusätzlichen, siebten Druckmedium-Kanal 36 und ferner dadurch unterscheidet,
daß der Hydraulikanschluß X verschlossen und das zweite Steuerventil 3 für
die Druckregelung gegen ein Druckbegrenzungsventil 60.1 ausgetauscht ist,
wie es beispielsweise als externes Druckbegrenzungsventil über den Hydrau
likanschluß X an den Steuerventilblock nach den Fig. 3A und 3B
angeschlossen ist.
Der siebte Druckmedium-Kanal 36 verbindet die Bohrungserweiterung der
Ventilbohrung des zweiten Steuerventils 3 mit dem Abschnitt des fünften
Druckmedium-Kanals 31 zwischen dem Federraum 27 des ersten Steuerventils 2
und der Drosselstelle 32.
Das Druckbegrenzungsventil 60.1 ist ein Sitzventil, dessen Austausch dadurch
erfolgt, daß nach Herausschrauben des Feder-Druckteils 7 aus der Bohrungser
weiterung der Ventilbohrung des zweiten Steuerventils 3 und Entfernen des
Ventilkolbens 5 aus dieser Ventilbohrung ein Kolben 61 in letztere
eingesetzt und sodann das Druckbegrenzungsventil 60.1 in die Bohrungserwei
terung der Ventilbohrung eingeschraubt wird.
Das Druckbegrenzungsventil 60.1 umfaßt ein Ventilgehäuse 62.1, in dem ein
einen Ventileingang 63 mit einem Ventilausgang 64.1 verbindender Durchfluß
kanal 65.1 ausgebildet ist, sowie ein auf das Ventilgehäuse 62.1 aufge
schraubtes, aus der Bohrungserweiterung herausragendes, herkömmliches
elektromechanisches Ansteuerteil 66.1 mit einem Proportionalmagneten 67. Das
Ventilgehäuse 62.1 sperrt den zum ersten Kanalabschnitt 30a des vierten
Druckmedium-Kanals 30 führenden Teil des sechsten Druckmedium-Kanals 34. Der
Ventileingang 63 ist an einer solchen Stelle im Ventilgehäuse 62.1
ausgebildet, daß er mit dem siebten Druckmedium-Kanal 36 in Verbindung
steht. Das Ventilgehäuse 62.1 umfaßt ferner einen kegelförmigen Ventilsitz
68, durch den der Durchflußkanal 65.1 hindurchführt, ein Schließelement 69.1
in Form eines kegelförmigen Ventilkörpers und eine Feder 70.1, die das
Schließelement 69.1 gegen den Ventilsitz 68 drückt und somit den Durchfluß
kanal 65.1 sperrt. Die Feder 70.1 stützt sich an den durch den Ventilausgang
64.1 in eine Ventilgehäusebohrung 71 hineinragenden Kolben 61 ab, wodurch
dieser gegen das Verschlußteil 23 gedrückt wird und auf diese Weise
stillgelegt ist. Der Kolben 61 enthält drei Ringkanäle, die in der Zeichnung
von links nach rechts mit den Bezugszeichen 72, 73 und 74 bezeichnet sind
und die ersten Kanalabschnitte 28a, 30a bzw. 29a des zweiten und dritten
Druckmedium-Kanals 28 und 29 mit deren zweiten Kanalabschnitten 28b, 30b
bzw. 29b sowie letzteren mit dem erst n Druckmedium-Kanal 26 verbinden. Da
die Ventilbohrung im Gehäuse 1 und die Ventilgehäusebohrung
71 gleichen Durchmesser aufweisen, bildet der bis zu seiner in der Zeichnung
rechten Stirnseite hin offene, also nur einseitig vom Kolbenteil 75 größeren
Durchmessers begrenzte Ringkanal 74 den sich in der Ventilgehäusebohrung 71
erstreckenden Teil des Durchflußkanals 65.1 und in der Ventilbohrung des
Gehäuses 1 einen in den vierten Druckmedium-Kanal 30
einmündenden Anschlußkanal 76. Eine längsverlaufende Durchgangsbohrung 77 im
Kolben 61 dient dazu, Lecköl, das sich zwischen dem Verschlußteil 23 und der
anliegenden Stirnfläche des Kolbens 61 ansammelt, über den Federraum 78 des
Druckbegrenzungsventils 60.1 und den Ringkanal 74 zum vierten Druckmedium-
Kanal 30 und damit zum Tank 107 hin abzuführen.
Das dem Kolben 61 abgewandte Ende des Schließelementes 69.1 ragt in einen
von einer Erweiterung des Durchflußkanals 65.1 gebildeten Druckraum 79
hinein und weist eine kleinere Querschnittsfläche als ein Betätigungsstößel
80.1 des Ansteuerteils 66.1 auf, an dem das Schließelement 69.1 unter dem
Druck der Feder 70.1 anliegt.
Das Ansteuerteil 66.1 kann willkürlich und/oder in Abhängigkeit von
verschiedenen Parametern, wie z. B. einem der Temperatur des Kühlmittels für
den Verbrennungsmotor oder dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 102
proportionalen Steuerstrom, angesteuert werden.
Der Steuerblock nach den Fig. 1A und 1B kann ebenso wie derjenige nach den
Fig. 3A und 3B mit seinen Hydraulikanschlüssen P, A und T an die
Verbindungsleitung 101, die Stelldruckleitung 103 bzw. die Entla
stungsleitung 106 angeschlossen und zur Förderstrom- und Druckregelung der
Axialkolbenpumpe 100 eingesetzt werden.
Bei nicht angesteuertem Ansteuerteil 66.1 sperrt das lediglich von der Feder
70.1 beaufschlagte Schließelement 69.1 den Durchflußkanal 65.1 des Druckbe
grenzungsventils 60.1 und verhindert auf diese Weise eine Entlastung des im
hydraulischen Druckraum 42 des ersten Steuerventils 42 anstehenden Steuer
drucks und damit eine Veränderung der am Ventilkolben 4 dieses Steuerventils
wirkenden Druckdifferenz. Letztere ist somit weiterhin ein Maß für den
Fördervolumenstrom der Axialkolbenpumpe 100 und ermöglicht folglich die
vorstehend bereits beschriebene Förderstromregelung durch das erste Steuer
ventil 2.
Bei Ansteuerung des Ansteuerteils 66.1 wird der Betätigungsstößel 80.1 durch
das im Proportionalmagneten 67 aufgebaute Magnetfeld ausgefahren und
verschiebt das Schließelement 69.1 um eine der Stärke des Steuerstroms
proportionale Wegstrecke in Richtung Offenstellung. Auf diese Weise wird der
hydraulische Druckraum 42 des ersten Steuerventils 2 über den siebten
Druckmedium-Kanal 36, das Druckbegrenzungsventil 60.1, den Anschlußkanal 76,
den ersten Kanalabschnitt 30a des vierten Druckmedium-Kanals 30 und die
Entlastungsleitung 106 mit dem Tank 107 verbunden. Entsprechend dem
Öffnungsgrad des Druckbegrenzungsventils 60.1 wird der Steuerdruck im
Druckraum 42 reduziert und damit die mit dem ersten Steuerventil 2
durchgeführte Förderstromregelung verändert.
Sobald das Druckbegrenzungsventil 60.1 durch entsprechende Ansteuerung des
Ansteuerteils 66.1 völlig geöffnet wird, reduziert sich der Steuerdruck im
Druckraum 42 auf Null, so daß das erste Steuerventil 2 nur noch von dem dem
Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 102 proportionalen Steuerdruck im
hydraulischen Druckraum 24 angesteuert wird und somit in gleicher Weise wie
das zweite Steuerventil 3 im Steuerventilblock nach den Fig. 3A und 3B die
Druckregelung ausführt.
Die Fig. 2A und 2B zeigen einen Steuerventilblock, der sich vom
Steuerventilblock nach den Fig. 1A und 1B bei ansonsten gleicher
Konstruktion durch Verwendung des Ventilkolbens 5 nach Fig. 3A anstelle des
Kolbens 61 und eines abgewandelten Druckbegrenzungsventils 60.2 unterschei
det. Das Ansteuerteil 66.2 des Druckbegrenzungsventils 60.2 umfaßt einen
Doppelhubmagneten, d. h. zwei Proportionalmagneten 81, 82 mit einander
entgegengesetzten Wirkrichtungen, und einen Betätigungsstößel 80.2 mit
kleinerer Querschnittsfläche als der Betätigungsstößel 80.1 nach Fig. 1A.
Das Schließelement 69.2 des Druckbegrenzungsventils 60.2 umfaßt durch
Ausbildung mit größerer Querschnittsfläche als das Schließelement 69.1 nach
Fig. 1A eine vom Druckmedium im Druckraum 79 beaufschlagbare Meßfläche 83.
Außerdem umfaßt das Druckbegrenzungsventil 60.2 im Vergleich zum Druckbe
grenzungsventil 60.1 ein modifiziertes Ventilgehäuse 62.2 und eine schwäche
re Feder 70.2.
Die Feder 70.2 ist am Ventilgehäuse 62.2 abgestützt, das den Ventilkolben 5
gegen das Verschlußteil 23 preßt und dadurch stillegt.
Aufgrund der Verwendung des Doppelhubmagneten (Proportionalmagnete) 81, 82 ist der Betätigungs
stößel 80.2 mit dem Schließelement 69.2 verbunden. Der Proportionalmagnet 81
hat die gleiche Wirkrichtung und Funktion wie der Proportionalmagnet 67 nach
Fig. 1A d. h. das von ihm bei Ansteuerung aufgebaute Magnetfeld bewegt den
Betätigungsstößel 80.2 und damit das Schließelement 69.2 um eine der Stärke
des Steuerstroms entsprechende Wegstrecke in Richtung Offenstellung. Je nach
Stärke des Steuerstroms kann somit das Druckbegrenzungsventil 60.2 teilweise
oder völlig geöffnet und somit die vom ersten Steuerventil 2 bei gesperrtem
Druckbegrenzungsventil 60.2 ausgeführte Förderstromregelung beeinflußt bzw.
auf Druckregelung umgeschaltet werden.
Der Proportionalmagnet 82 hat die entgegengesetzte Wirkrichtung wie der
Proportionalmagnet 81 und dient bei nicht angesteuertem Proportionalmagneten
81 dazu, das Schließelement 69.2 gegen den Ventilsitz 68 mit einer dem
Steuerstrom entsprechenden Kraft anzupressen d. h. den Druck-Sollwert
einzustellen, bei dem der im Druckraum 79 herrschende, die Meßfläche 83
beaufschlagende Eingangsdruck das Schließelement 69.2 gegen den Druck der
Feder 70.2 öffnet; da die Feder 70.2 eine relativ geringe Federsteife
aufweist und somit als Schaltfeder dient, öffnet das Schließelement 69.2
völlig und schaltet dabei das erste Steuerventil 2 von der Förderstromrege
lung auf die Druckregelung um, wenn die hydraulische Kraft des auf die
Meßfläche 83 wirkenden Eingangsdruckes die Kraft übersteigt, mit der der
angesteuerte Proportionalmagnet 82 das Schließelement 69.2 an den Ventilsitz
68 drückt. Die Umschaltung von der Förderstromregelung auf die Druckregelung
erfolgt somit in gleicher Weise wie bei dem Steuerventilblock nach Fig. 3A
und 3B unter direktem Einfluß des Arbeitsdrucks (unter Vernachlässigung der
relativ geringen Druckdifferenz an der Drossel 47).
Da der Ventilkolben 5 nach Fig. 3A verwendet wird, entfällt der Anschlußka
nal 76; statt dessen ist der Durchflußkanal 65.2 über den Ventilausgang 64.2
an den zum Tankanschluß T führenden sechsten Druckmedium-Kanal 34 ange
schlossen.
Claims (10)
1. Hydraulischer Steuerventilblock in Standard-Ausführung mit einem ersten
Steuerventil (2) und einem mit diesem funktionell zusammenwirkenden und
über Druckmedium-Kanäle (28-31, 33) in Verbindung stehenden zweiten
Steuerventil (3) mit einem Ventilkolben (5), der einerseits von einem
hydraulischen Steuerdruck in einem Druckraum (25) angesteuert und
andererseits von einem Feder-Druckteil (7) beaufschlagt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zusätzlicher Druckmedium-Kanal (36) im Steuerventilblock ausge
bildet und das Feder-Druckteil (7) des zweiten Steuerventils (3) durch
ein elektrisch ansteuerbares Sitzventil (60.1; 60.2) ersetzt ist, das ein
elektromechanisches Ansteuerteil (66.1; 66.2) sowie wenigstens zwei
Hydraulikanschlüsse (63, 64.1; 64.2) als Ventileingang (63) und Ventilausgang
(64.1; 64.2) aufweist, und daß der Ventilkolben (5) des zweiten
Steuerventils (3) stillgelegt und damit gleichzeitig einer (64.1; 64.2)
der zwei Hydraulikanschlüsse (63, 64.1; 64.2) des Sitzventils (60.1;
60.2) an einen vorhandenen Hydraulikanschluß (T) und der andere
Hydraulikanschluß (63) an den zusätzlichen Druckmedium-Kanal (36) ange
schlossen ist.
2. Steuerventilblock nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkolben (5) mittels Fixierung durch das Sitzventil (60.2)
stillgelegt ist.
3. Steuerventilblock nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkolben (5) durch Austausch gegen einen Kolben (61)
stillgelegt ist, der die Beaufschlagung des genannten Druckraums (25) mit
dem Steuerdruck sperrt.
4. Steuerventilblock nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (61) durch eine Feder (70.1) in der stillgelegten Stellung
gehalten wird.
5. Steuerventilblock nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder (70.1) das Schließelement (69.1) des Sitzventils (60.1) in
Richtung Schließstellung beaufschlagt.
6. Steuerventilblock nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch, mit
einer Bohrung, in die das Feder-Druckteil (7) des zweiten Steuerventils
(3) eingeschraubt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sitzventil (60.1; 60.2) anstelle des Feder-Druckteils (7) in die
Bohrung eingeschraubt ist.
7. Steuerventilblock nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sitzventil (60.1; 60.2) mit seinem Ventileingang (63) an den
zusätzlichen Druckmedium-Kanal (36) und mit seinem Ventilausgang (64.1;
64.2) an den vorhandenen Hydraulikanschluß (T) angeschlossen ist.
8. Steuerventilblock nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch, wobei
das erste Steuerventil (2) ein über zwei Steuerdruckkanäle (45, 46) mit
zwei unterschiedlichen, einen Differenzdruck ergebenden Steuerdrücken
ansteuerbares Differenzdruckventil ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zusätzliche Druckmedium-Kanal (36) an den zum ersten Steuerventil
(2) führenden Steuerdruckkanal (46) mit dem niedrigeren Steuerdruck
angeschlossen und der vorhandene Hydraulikanschluß (T) ein Tankanschluß
es Steuerventilblocks ist.
9. Steuerventilblock nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schließelement (69.2) des Sitzventils (60.2) zusätzlich zur
elektrischen Ansteuerung durch das elektromechanische Ansteuerteil (66.2)
durch den hydraulischen Eingangsdruck des Sitzventils (60.2) in Richtung
Offenstellung beaufschlagt ist.
10. Steuerventilblock nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektromechanische Ansteuerteil (66.2) zwei Proportionalmagnete
(81, 82) mit zwei einander entgegengesetzten Wirkrichtungen umfaßt,
deren einer (82) das Schließelement (69.2) des Sitzventils (60.2) in
Richtung Schließstellung kraftbeaufschlagt und deren anderer (81) auf
das Schließelement (69.2) des Sitzventils (60.2) in Richtung Offenstel
lung wirkt.
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