EP0581156A2 - Hydraulisches Wegeventil in Kolbenschieber-Bauweise - Google Patents

Hydraulisches Wegeventil in Kolbenschieber-Bauweise Download PDF

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EP0581156A2
EP0581156A2 EP93111507A EP93111507A EP0581156A2 EP 0581156 A2 EP0581156 A2 EP 0581156A2 EP 93111507 A EP93111507 A EP 93111507A EP 93111507 A EP93111507 A EP 93111507A EP 0581156 A2 EP0581156 A2 EP 0581156A2
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EP
European Patent Office
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control
hydraulic directional
valve according
notch
longitudinal slide
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EP93111507A
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EP0581156B1 (de
EP0581156A3 (de
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Eckard Schuttenberg
Berthold Dipl.-Ing. Pfuhl (Fh)
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves

Definitions

  • the invention is based on a hydraulic directional control valve in the spool design according to the type specified in the preamble of claim 1.
  • Generic directional valves have become known from DB 27 17 384 C2 and DE-GM 88 01 058. These hydraulic directional control valves are so-called continuous valves, in which the valve can be precisely controlled by the fact that the control edges have essentially triangular control notches, which, based on the cross-section of the control surfaces, usually have the spatial shape of a half-cone, a half-pyramid or a similar shape exhibit. With such control notches, which extend over the full stroke range of the longitudinal slide, fine control of the valve can be achieved with the desired accuracy. With such geometries of the control notches, a square course of the volume flow over the stroke can be achieved especially in the area of small opening cross sections and thus in the area of small pressure medium flows.
  • the hydraulic directional control valve according to the invention in piston spool construction with the characterizing features of the main claim has in contrast the advantage that it gives a quadratic function for the volume flow over the entire stroke range.
  • the influence of the housing losses can be compensated for in such a way that the volume flow characteristic curve has a steadily increasing, essentially square course in the range from 0 to 100% of the setpoint.
  • the quadratic volume flow curve is particularly advantageous for the control of large masses, particularly when accelerating and braking them. Due to the steadily increasing volume flow characteristic, the directional control valve can be used in connection with a simpler control electronics.
  • the geometry of the control notches allows a particularly precise and sensitive control with small pressure medium flows.
  • Another advantage of the directional control valve is that the drift that usually occurs with such valves in the area of small modulation has less influence. It is also favorable that the control notches have no discontinuities, as is the case with composite notch shapes at the transition of the notch shapes. In addition, the control slide can be produced relatively easily and inexpensively with these control notches.
  • FIG. 1 shows a generic hydraulic directional valve in a simplified representation
  • FIG. 2 shows a view of the longitudinal slide according to the invention with part of the adjacent control chambers fixed to the housing
  • FIG. 3 shows a perspective view of the longitudinal slide according to FIG. 2
  • FIG. 4 shows the characteristic curve for the volume flow curve above the setpoint Stroke for the directional valve according to the invention.
  • FIG. 1 the so-called main stage of a hydraulic continuous directional control valve 10 is shown with directional control in the spool design, which can be controlled by a pilot control, not shown.
  • the directional control valve 10 has a housing 11 in which a longitudinal slide 12 is guided in a sealing and sliding manner.
  • the longitudinal slide 12 is held in its central position by two centering springs 13 supported on the housing 11, pressure spaces 14 for receiving the centering springs 13 being formed in the housing 11 at the opposite ends of the longitudinal slide 12.
  • the pressure chambers 14 have bores 15 which each establish a connection to the hydraulic pilot control, not shown.
  • An axial slide bore 16 for the longitudinal slide 12 is formed in the housing 11 of the directional control valve 10.
  • the longitudinal slide 12 has 3 circumferential recesses 17 which are arranged at a distance from one another, so that there are two piston sections 18 with the full piston cross section between them.
  • the recesses 17 comprise an annular piston core 19, so that there are radially protruding front control surfaces 21 on the piston sections 18 from the piston core 19, the outer edge of which, as a control edge 22, sealingly slides on the inner surface of the axial slide bore 16.
  • the control edges 22 have triangular recesses 23, several of which are arranged at a distance from one another in the course of the control edge 22 surrounding the piston section 18.
  • the cutouts 22 have a substantially semi-conical shape which is known per se in the direction of the piston core.
  • the longitudinal slide 12 is surrounded by control chambers 24 formed in the housing 11 and annularly surrounding the longitudinal slide 12, which are connected via connection bores 25 to 28 to units, such as tank, pump, consumer, which are located outside the directional control valve and are therefore not shown.
  • 25 are the connection to the tank, 26 to the connection to the pump and 27 and 28 each to a connection to a consumer.
  • housing webs 29 are arranged, which cooperate with the control edges 22 of the longitudinal slide 12 during its axial movement.
  • the two external control chambers 24 are connected to one another via a control channel 31 and thus also to the connection bore 25 to the tank.
  • control notches 32 are now arranged instead of the recesses 23 according to FIG.
  • the shape and design of Figure 2 in connection with Figure 3 can be seen.
  • the control notches 32 for the 4-way valve are in principle identical to one another, so that a single control notch 32 is described below.
  • the control notch 32 has a triangular shape at the beginning of the notch.
  • control notch 32 has a base surface 34, which extends between the lateral surface 33 of the piston section 18 and the longitudinal axis of the longitudinal slide 12, and has a diameter which is slightly larger than the diameter of the piston core 19.
  • the base surface 34 also has a triangular shape , the legs of which open toward the front control surface 21 and remain essentially in the region of an acute angle.
  • side walls 35 extend outwards to the outer surface 33, wherein the control notch 32 forms a butterfly-shaped jacket opening 36 in the outer jacket surface 33 and thus has a geometric shape with which a square volume flow curve is made possible.
  • the side walls 35 are designed such that their spacing increases increasingly in the radial direction and in the longitudinal direction, so that the flow cross section formed by the control notch 32 undergoes a multi-dimensional expansion.
  • the jacket opening 36 formed by the control notch 32 in the outer circumferential surface 33 therefore runs in a funnel shape, is seen in the radial direction above the base 34 and is considerably larger than this base 34 Order that corresponds to at least the fourth order here.
  • FIG. 2 clearly shows in connection with the perspective illustration of the longitudinal slide 12 according to FIG. 3, two control notches 32 are arranged diametrically to one another on the right piston section 18 on its two control surfaces 21.
  • control notches 32 are each arranged uniformly distributed along the circumference on the left piston section 18 on its two control surfaces 21, the opening cross section of which is made smaller in accordance with the larger number of control notches.
  • an undercut 37 is arranged on each of the front control surfaces 21, which is designed here as a turned-around circumferential cone.
  • the mode of operation of the directional valve 10 is explained as follows, the basic function of a hydraulic continuous directional valve being assumed to be known per se and reference being made to FIG.
  • the course of the volume flow between two adjacent control chambers 24 is plotted in FIG. 4 via a control notch 32 in relation to the desired value, which can be understood here as the stroke of the longitudinal slide 12.
  • the characteristic curve 41 shows the conditions for the longitudinal slide 12 according to the invention with a control notch 32, while the dashed characteristic curve 42 illustrates the conditions for a generic valve with simple, triangular cutouts 23.
  • the dashed curve 42 shows the situation in the generic state of the art, where the housing curve losses become flatter with increasing volume flow and after a straight section a degressive curve, in which the gradient even decreases, finally decreases.
  • the housing losses can therefore be compensated for in the directional control valve 10 according to the invention, so that approximately the square course of the characteristic curve 41 is ensured over the entire actuation range.
  • the quadratic volume flow curve is of particular advantage when controlling large masses, where, especially when braking, first a rapid and then a slow braking should take place.
  • This configuration of the control notches 32 advantageously means that the slope of the characteristic curve 41 increases linearly with the desired value. The consequence of this is that small volume flows can be controlled particularly sensitively. It is also advantageous that the drift occurring in such continuous directional valves in the area small modulation has less influence than conventional notches; in addition, the relative error caused by the drift is the same over the entire setpoint range.
  • the design of the control notches 32 also avoids discontinuities in the notch shape, so that no abrupt changes in functions as in the case of composite notch shapes can occur.
  • the longitudinal slide 12 with the control notches 32 can also be produced relatively easily and inexpensively.
  • the notch shape without the triangle tip can be produced inexpensively on automatic lathes, with the main drive involved in path control.
  • the triangle tip can then be produced relatively easily by eroding or by stamping.

Abstract

Es wird ein hydraulisches Wegeventil (10) in Kolbenschieber-Bauart vorgeschlagen, dessen Volumenstromverlauf über den gesamten Aussteuerbereich eine quadratische Funktion aufweist. Der Längsschieber (12) weist eine Steuerkerbe (32) auf, deren Kerbenbeginn durch eine Dreiecksform bei kleinen Volumenströmen einen quadratischen Volumenstromverlauf ergibt und deren Öffnungsquerschnitt durch mehrdimensionale Erweiterungen einen Volumenstromverlauf nach einer Funktion vierter Ordnung ergibt, der die bei steigenden Druckmittelströmen auftretenden Gehäuseeinflüsse so weit kompensiert, daß ein über den gesamten Sollwertbereich stetig ansteigender, im wesentlichen quadratischer Verlauf der Volumenstrom-Kennlinie (41) erreicht wird. <IMAGE>

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Wegeventil in Kolbenschieber-Bauweise nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.
  • Gattungsgemäße Wegeventile sind durch die DB 27 17 384 C2 sowie die DE-GM 88 01 058 bekanntgeworden. Bei diesen hydraulischen Wegeventilen handelt es sich um sogenannte Stetigventile, bei welchen eine Feinsteuerbarkeit des Ventils dadurch gegeben ist, daß die Steuerkanten im wesentlichen dreiecksförmige Steuerkerben aufweisen, die bezogen auf den Querschnitt der Steuerflächen zumeist die räumliche Form eines Halbkegels, einer Halbpyramide oder eine ähnliche Form aufweisen. Mit solchen Steuerkerben, die sich über den vollen Hubbereich des Längsschiebers erstrecken, läßt sich eine Feinsteuerung des Ventils mit der gewünschten Genauigkeit erzielen. Mit solchen Geometrien der Steuerkerben läßt sich vor allem im Bereich kleiner Öffnungsquerschnitte und damit im Bereich kleiner Druckmittelströme ein quadratischer Verlauf des Volumenstromes über dem Hub erreichen. Von Nachteil bei diesen Steuerkerben ist nun, daß mit steigendem Volumenstrom der Einfluß der Verluste im Ventilgehäuse immer größer wird und dadurch der Verlauf der Kennlinie sich abflacht. Die Kennlinie des Volumenstroms geht daher in mittleren Sollwertbereichen meist in einen geraden Abschnitt über und kann bei voller Aussteuerung des Wegeventils einen degressiven Endabschnitt aufweisen, bei dem also die Steigung abnimmt. Ein solcher Kennlinienverlauf ist vor allem bei Bremsvorgängen von großen Massen ungünstig, wo üblicherweise zuerst schnell und anschließend langsam abgebremst werden soll. Ferner ist es unerwünscht, daß die bei solchen Ventilen üblich auftretende Drift bei kleineren Sollwertgrößen zu größeren relativen Fehlern führt.
  • Ferner ist aus der DE 35 15 563 C1 ein hydraulisches Wegeventil in Kolbenschieber-Bauweise bekannt, an dessem Steuerschieber das Verlaufsbild der Steuerkanten dem Verlauf einer Sinusfunktion entspricht. Mit dieser Steuerkantengeometrie soll bei guter Feinsteuerbarkeit des Ventils eine sprunghafte Änderung der Strömungskräfte vermieden werden. Obwohl hier die Strömungskräfte in Abhängigkeit vom Öffnungsquerschnitt einen progressiv knickfreien Verlauf haben, hat auch dieses Wegeventil den Nachteil, daß der Volumenstrom keine quadratische Funktion über den gesamten Sollwertbereich ergibt. Die Kennlinie für den Volumenstromverlauf bildet hier über dem Sollwertbereich im wesentlichen eher eine Gerade. Auch ist hier die Feinfühligkeit bei kleinen Volumenströmen begrenzt, da durch den sinusförmigen Verlauf der Steuerkanten die Volumenstromkennlinie mit einer definierten Steigung beginnt.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße hydraulische Wegeventil in Kolbenschieber-Bauweise mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es eine quadratische Funktion für den Volumenstrom über den gesamten Hubbereich ergibt. Durch diese Ausbildung der Steuerkerben läßt sich der Einfluß der Gehäuseverluste so kompensieren, daß die Volumenstrom-Kennlinie einen stetig ansteigenden, im wesentlichen quadratischen Verlauf im Bereich von 0 bis 100% des Sollwertes aufweist. Der quadratische Volumenstromverlauf ist besonders vorteilhaft für die Steuerung von großen Massen, insbesondere bei deren Beschleunigen und Abbremsen. Durch die stetig ansteigende Volumenstrom-Kennlinie läßt sich das Wegeventil im Zusammenhang mit einer einfacheren Steuerelektronik verwenden. Weiterhin erlaubt die Geometrie der Steuerkerben bei kleinen Druckmittel strömen eine besonders genaue und feinfühlige Steuerung. Ein weiterer Vorteil des Wegeventiles ist, daß die bei solchen Ventilen üblich auftretende Drift im Bereich kleiner Aussteuerung einen geringeren Einfluß hat. Günstig ist ferner, daß die Steuerkerben keine Unstetigkeiten aufweisen, wie dies bei zusammengesetzten Kerbenformen am Übergang der Kerbenformen der Fall ist. Zudem läßt sich der Steuerschieber mit diesen Steuerkerben relativ einfach und kostengünstig herstellen.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Wegeventils möglich.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein gattungsgemäßes hydraulisches Wegeventil in einer vereinfachten Darstellung, Figur 2 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Längsschiebers mit einem Teil der angrenzenden, gehäusefesten Steuerkammern, Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Längsschiebers nach Figur 2 und Figur 4 die Kennlinie für den Volumenstromverlauf über dem Sollwert Hub für das erfindungsgemäße Wegeventil.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Figur 1 ist die sogenannte Hauptstufe eines hydraulischen Stetig-Wegeventils 10 mit Richtungssteuerung in Kolbenschieber-Bauweise dargestellt, welche durch eine nicht näher gezeichnete Vorsteuerung ansteuerbar ist. Das Wegeventil 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem ein Längsschieber 12 dichtend und gleitend geführt ist. Der Längsschieber 12 ist durch zwei sich am Gehäuse 11 abstützende Zentrierfedern 13 in seiner Mittelstellung gehalten, wobei an den sich gegenüberliegenden Enden des Längsschiebers 12 im Gehäuse 11 Druckräume 14 zur Aufnahme der Zentrierfedern 13 ausgebildet sind. Die Druckräume 14 weisen Bohrungen 15 auf, welche jeweils eine Verbindung zu der nicht dargestellten hydraulischen Vorsteuerung herstellen.
  • In dem Gehäuse 11 des Wegeventils 10 ist eine axiale Schieberbohrung 16 für den Längsschieber 12 ausgebildet. Der Langsschieber 12 weist in vorliegendem Fall 3 mit Abstand zueinander angeordnete umlaufende Ausnehmungen 17 auf, so daß sich dazwischen zwei den vollen Kolbenquerschnitt aufweisende Kolbenabschnitte 18 ergeben. Die Ausnehmungen 17 umfassen ringförmig einen Kolbenkern 19, so daß sich vom Kolbenkern 19 radial abstehende, stirnseitige Steuerflächen 21 an den Kolbenabschnitten 18 ergeben, deren äußerer Rand als Steuerkante 22 dichtend an der Innenfläche der axialen Schieberbohrung 16 gleitet. In der in Figur 1 gezeigten, dem gattungsgemäßen Stand der Technik entsprechenden Darstellung, weisen die Steuerkanten 22 dreieckförmige Ausnehmungen 23 auf, von denen mehrere mit Abstand zueinander im Verlauf der den Kolbenabschnitt 18 umfahrenden Steuerkante 22 angeordnet sind. Die Aussparungen 22 haben in Richtung auf den Kolbenkern hin eine an sich bekannte, im wesentlichen halbkegelförmige Gestalt.
  • Gehäuseseitig ist der Längsschieber 12 umgeben von im Gehäuse 11 ausgebildeten, den Längsschieber 12 ringförmig umschließenden Steuerkammern 24, welche über Anschlußbohrungen 25 bis 28 mit außerhalb des Wegeventils liegenden und daher nicht dargestellten Aggregaten wie Tank, Pumpe, Verbraucher verbunden sind. Dabei sind mit 25 der Anschluß zum Tank, mit 26 der Anschluß zur Pumpe und mit 27 und 28 je ein Anschluß zu einem Verbraucher bezeichnet. Zwischen den an der Schieberbohrung 16 im Gehäuse 11 ausgesparten Steuerkammern 24 sind Gehäusestege 29 angeordnet, welche mit den Steuerkanten 22 des Längsschiebers 12 bei dessen axialer Bewegung zusammenwirken. In üblicher Weise sind die beiden außen liegenden Steuerkammern 24 über einen Steuerkanal 31 miteinander verbunden und damit auch mit der Anschlußbohrung 25 zum Tank.
  • In Figur 2 ist nun die erfindungsgemäße Ausbildung des Längsschiebers 12 dargestellt, und zwar in Form einer Ansicht des Längsschiebers 12 in Verbindung mit einem Teilausschnitt der gehäusefesten Steuerkammern 24. Beim erfindungsgemäßen Längsschieber 12 sind anstelle der Ausnehmungen 23 nach Figur 1 nunmehr Steuerkerben 32 angeordnet, deren Form und Ausbildung aus Figur 2 in Verbindung mit Figur 3 erkennbar ist. Die Steuerkerben 32 für das für 4-Wege ausgebildete Ventil sind untereinander im Prinzip gleich ausgebildet, so daß im folgenden eine einzige Steuerkerbe 32 beschrieben wird. Die Steuerkerbe 32 weist im Kerbenbeginn eine Dreiecksform auf. Ferner weist die Steuerkerbe 32 eine zwischen der Mantelfläche 33 des Kolbenabschnitts 18 und der Längsachse des Längsschiebers 12 verlaufende Grundfläche 34 auf, die auf einem Durchmesser liegt, der geringfügig größer ist als der Durchmesser des Kolbenkerns 19. Die Grundfläche 34 weist dabei ebenfalls eine Dreiecksform auf, wobei sich deren Schenkel zu der stirnseitigen Steuerfläche 21 hin öffnen und dabei im wesentlichen im Bereich eines spitzen Winkels verbleiben. Von der Grundfläche 34 aus verlaufen Seitenwände 35 nach außen hin zur Mantelfläche 33, wobei
    die Steuerkerbe 32 in der äußeren Mantelfläche 33 eine schmetterlingsförmige Mantelöffnung 36 bildet und damit eine geometrische Form aufweist, mit der ein quadratischer Volumenstromverlauf ermöglicht wird. Die Seitenwände 35 sind dabei so ausgebildet, daß sich ihr Abstand in radialer Richtung und in Längsrichtung gesehen zunehmend vergrößert, so daß der von der Steuerkerbe 32 gebildete Durchflußquerschnitt eine mehrdimensionale Erweiterung erfährt. Die von der Steuerkerbe 32 in der äußeren Mantelfläche 33 gebildete Mantelöffnung 36 verläuft daher trichterförmig, liegt in radialer Richtung gesehen über der Grundfläche 34 und ist beträchtlich größer als diese Grundfläche 34. Durch diese Geometrie der Steuerkerbe 32 entspricht der Volumenstromverlauf über diese Steuerkerbe einer Funktion höherer Ordnung, die hier mindestens der vierten Ordnung entspricht. Wie die Figur 2 in Verbindung mit der perspektivischen Darstellung des Längsschiebers 12 nach Figur 3 deutlich zeigt, sind an dem rechten Kolbenabschnitt 18 an dessen beiden Steuerflächen 21 jeweils zwei Steuerkerben 32 diametral zueinander angeordnet. Ferner sind am linken Kolbenabschnitt 18 an dessen beiden Steuerflächen 21 jeweils vier Steuerkerben 32 gleichmäßig längs des Umfangs verteilt angeordnet, wobei deren Öffnungsquerschnitt entsprechend der größeren Anzahl der Steuerkerben kleiner ausgebildet ist. Um die Kompensierung der Gehäusewiderstände weiter zu verbessern ist an den stirnseitigen Steuerfächen 21 jeweils ein Hinterschnitt 37 angeordnet, der hier als angedrehter umlaufender Konus ausgebildet ist.
  • Die Wirkungsweise des Wegeventils 10 wird wie folgt erläutert, wobei die grundsätzliche Funktion eines hydraulischen Stetig-Wegeventils als an sich bekannt vorausgesetzt wird und auf die Figur 4 Bezug genommen wird. Dabei ist in Figur 4 der Verlauf des Volumenstromes zwischen zwei benachbarten Steuerkammern 24 über eine Steuerkerbe 32 im Verhältnis zum Sollwert aufgetragen, der hier als Hub des Längsschiebers 12 aufgefaßt werden kann. Dabei zeigt die Kennlinie 41 die Verhältnisse für den erfindungsgemäßen Längsschieber 12 mit einer Steuerkerbe 32, während die gestrichelte Kennlinie 42 die Verhältnisse für ein gattungsbildendes Ventil mit einfachen, dreieckförmigen Aussparungen 23 veranschaulicht. Aus der Kennlinie 41 für das erfindungsgemäße Wegeventil 10 wird deutlich, daß beim Aufsteuern einer Druckmittelverbindung zwischen zwei Steuerkammern durch die Steuerkerbe 32 ein quadratischer Volumenstromverlauf anfänglich erzielt wird, der durch die Dreiecksform im Kerbenbeginn verursacht wird. Mit zunehmendem Aufsteuern der Steuerkerbe 32 und damit steigendem Volumenstrom bleibt dieser progressiv ansteigende Verlauf der Kennlinie 41 erhalten, auch bei maximaler Auslenkung des Steuerschiebers 12 bis zu einem Sollwert von 100%. Die mit steigendem Volumenstrom stärker werdenden Einflüsse der Gehäuseverluste werden dabei durch die besondere Geometrie der Steuerkerben 32 kompensiert, deren Öffnungsquerschnitt sich beim Aufsteuern nach einer Funktion Vierter Ordnung erweitert, so daß für den Volumenstrom Q über das Wegeventil 10 im wesentlichen ein quadratischer Kennlinienverlauf erhalten bleibt. Im Gegensatz dazu zeigt die gestrichelte Kennlinie 42 die Verhältnisse beim gattungsbildenden Stand der Technik, wo durch die Gehäuseverluste mit steigendem Volumenstrom der Kennlinienverlauf immer flacher wird und nach einem geradlinigen Abschnitt schließlich einen degressiven Verlauf nimmt, bei dem sogar die Steigung abnimmt. Im Gegensatz zum gattungsbildenden Ventil mit der Kennlinie 42 können daher beim erfindungsgemäßen Wegeventil 10 die Gehäuseverluste kompensiert werden, so daß über den gesamten Aussteuerbereich näherungsweise der quadratische Verlauf der Kennlinie 41 sichergestellt ist.
  • Der quadratische Volumenstromverlauf ist von besonderem Vorteil beim Steuern großer Massen, wo insbesondere beim Abbremsen zuerst eine schnelle und dann eine langsame Abbremsung erfolgen soll. Durch diese Ausbildung der Steuerkerben 32 wird in günstiger Weise erreicht, daß die Steigung der Kennlinie 41 linear mit dem Sollwert zunimmt. Dies hat zur Folge, daß kleine Volumenströme besonders feinfühlig gesteuert werden können. Außerdem ist von Vorteil, daß die bei solchen Stetig-Wegeventilen auftretende Drift im Bereich kleiner Aussteuerung einen geringeren Einfluß als bei herkömmlichen Kerben hat; zudem ist der von der Drift verursachte relative Fehler über den gesamten Sollwertbereich gleich. Die aufgezeigte Gestaltung der Steuerkerben 32 vermeidet auch Unstetigkeiten in der Kerbenform, so daß keine sprunghaften Änderungen von Funktionen wie bei zusammengesetzten Kerbenformen auftreten können.
  • Der Längsschieber 12 mit den Steuerkerben 32 kann zudem relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden. So kann die Kerbenform ohne die Dreiecksspitze auf Drehautomaten, mit in Bahnregelung einbezogenem Hauptantrieb kostengünstig hergestellt werden. Die Dreiecksspitze läßt sich anschließend relativ leicht durch Erodieren oder durch Prägen herstellen.
  • Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Ausführungsform möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

  1. Hydraulisches Wegeventil in Kobenschieber-Bauweise mit einem Gehäuse, in dessen Schieberbohrung ein Längsschieber dichtend und gleitend geführt ist und bei dem in der Schieberbohrung wenigstens zwei nebeieinanderliegende Steuerkammern ausgebildet sind, die zwischen sich einen Gehäusesteg einschließen, in dem ein Kolbenabschnitt des Längsschiebers die Verbindung zwischen den beiden Steuerkammern steuert, wozu der Längsschieber wenigstens eine als Feinsteuerausnehmung dienende, geometrisch so ausgebildete Steuerkerbe aufweist, die sich über den gesamten Hubbereich des Längsschiebers erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkerbe (32) am Öffnungsbeginn durch eine im wesentlichen dreieckige Form einen quadratischen Volumenstromverlauf (41) aufweist und daß mit zunehmendem Öffnungshub durch mehrdimensionale Erweiterung der Steuerkerbe (32) deren Volumenstrom in eine Funktion höherer Ordnung übergeht, so daß nach Kompensation von Gehäuseverlusten ein über dem gesamten Sollwertbereich stetig und progressiv ansteigender Volumenstromverlauf (41) verbleibt.
  2. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkerbe (32) eine zwischen der Längsachse und der Mantelfläche (33) des Längsschiebers (12) gelegene, im wesentlichen dreieckförmige Grundfläche (34) aufweist, die sich zu einer stirnseitigen Steuerfläche (21) des Kolbenabschnitts (18) hin öffnet und von welcher Grundfläche (34) aus Seitenwände (35) sich nach außen zur Mantelfläche (33) hin erstrecken, welche radial und in Längsrichtung mit sich in beiden Richtungen vergrößerndem Abstand verlaufen, wodurch in der Mantelfläche (33) des Kolbenabschnitts (18) eine über der Grundfläche (34) liegende, sich trichterförmig erweiternde Mantelöffnung (36) der Steuerkerbe (32) gebildet ist.
  3. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der allein durch den Öffnungsquerschnitt der Steuerkerbe (32) bestimmte Volumenstrom mit zunehmendem Hub des Längsschiebers (12) in eine Funktion wenigstens vierter Ordnung übergeht.
  4. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche (34) im wesentlichen parallel zur Längsachse des Längsschiebers (12) verläuft und insbesondere in radialer Richtung in der Umfangsfläche des Kolbenkerns (19) liegt.
  5. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Steuerkerben (32), insbesondere zwei bis sechs, am Umfang des Kolbenabschnitts (18) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  6. Hydraulisches Wegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschieber (12) mehrere Kolbenabschnitte (18) mit Steuerkerben (32) aufweist, insbesondere für eine 4-Wege-3-Stellungs-Funktion vier Steuerkanten (22) aufweist.
  7. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine Verwendung für ein Stetigventil (10).
  8. Hydraulisches Wegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinien der Grundfläche (34) bis in die stirnseitigen Steuerflächen (21) hinein miteinander einen spitzen Winkel bilden.
  9. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegenden Enden von Grundfläche (34) und Mantelfläche (33) in radialer Richtung im wesentlichen übereinander liegen.
  10. Hydraulisches Wegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Steuerkerbe (32) ohne dessen Dreiecksspitze auf einem Drehautomaten hergestellt wird und anschließend die Dreiecksspitze, insbesondere durch Erodieren oder Prägen, angeformt wird.
  11. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstromverlauf (41) über den gesamten Sollwertbereich im wesentlichen nach einer quadratischen Funktion verläuft.
  12. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an einer stirnseitigen Steuerfläche (21) ein Hinterschnitt (37) angeordnet ist.
  13. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn der Steuerkerbe (32) eine zusätzliche Feinsteuerkerbe angeordnet ist, deren Tiefe kleiner ist als diejenige der Steuerkerbe (32).
  14. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abströmfläche der Steuerkerbe (32) in der stirnseitigen Steuerfläche (21) etwa das Dreifache der für den radialen Durchfluß verfügbaren Mantelöffnung (36) beträgt.
EP93111507A 1992-07-24 1993-07-17 Hydraulisches Wegeventil in Kolbenschieber-Bauweise Expired - Lifetime EP0581156B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4224469 1992-07-24
DE4224469A DE4224469A1 (de) 1992-07-24 1992-07-24 Hydraulisches Wegeventil in Kolbenschieber-Bauweise

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0581156A2 true EP0581156A2 (de) 1994-02-02
EP0581156A3 EP0581156A3 (de) 1994-03-16
EP0581156B1 EP0581156B1 (de) 1997-05-28

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ID=6464002

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