WO2004109124A1 - Proportional-druckregelventil - Google Patents

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WO2004109124A1
WO2004109124A1 PCT/EP2004/003758 EP2004003758W WO2004109124A1 WO 2004109124 A1 WO2004109124 A1 WO 2004109124A1 EP 2004003758 W EP2004003758 W EP 2004003758W WO 2004109124 A1 WO2004109124 A1 WO 2004109124A1
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WO
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valve
connection
proportional pressure
pilot
pressure control
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/003758
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Inventor
Thorsten Hillesheim
Peter Bruck
Original Assignee
Hydac Fluidtechnik Gmbh
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Publication date
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • G05D16/2013—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means
    • G05D16/2024—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means the throttling means being a multiple-way valve
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05D16/2093—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
    • G05D16/2097—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power using pistons within the main valve
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    • Y10T137/86574—Supply and exhaust
    • Y10T137/86582—Pilot-actuated
    • Y10T137/86614—Electric

Definitions

  • the invention relates to a proportional pressure control valve with a valve housing which has at least three fluid-carrying connections, in particular in the form of a pump P, a useful A and a tank T connection, wherein within the valve housing for optional connection of the pump connection P to the useful connection A, and the utility port A with the tank port T is a longitudinally movable control piston which is provided with a connecting channel for establishing a fluid-carrying connection between the pump port P and a pilot chamber of a pilot valve, the pilot valve being controllable by a magnet system, in particular a proportional magnet system is.
  • a generic pressure control valve of this type is known from US Pat. No. 6,286,535 B1.
  • the pump connection P opens in the axial displacement direction of the control piston inside the valve housing, and the two further connections in the form of a useful connection A and a tank connection T open transversely to it in the radial direction, with a corresponding displacement position of the control piston in an annular space on one side of the valve body and on the other side of the
  • Control piston itself is limited. Furthermore, the known solution A damping orifice is provided in the control piston, which permanently connects a damping chamber between the valve housing and the control piston to the said annular space. In this way, the settling processes of the control piston can be damped accordingly, while at the same time having high dynamics for the overall valve, which is necessary if such proportional pressure control valves are preferably used in clutch systems that are used, for example, to connect two shafts, e.g. the shafts of Machines with transmission shafts.
  • proportional pressure control valves according to US Pat. No. 5,836,335 are known, in which the control piston has a device for limiting pressure peaks, such as can occur, for example, at the service port A, to which the couplings can be connected.
  • a spring-loaded check valve is used in the control piston, which, via the annular space to which the service port A can be connected, opens the fluid-carrying path at a predeterminable pressure threshold value between the annular space and a surrounding groove in the control piston, which is permanently connected to the Tank connection is connected.
  • the invention is therefore based on the object, while maintaining the advantages of the known solutions, to further improve them in such a way that a valve system is created in which it can be ensured that a pressure value of at the useful connection A when the magnet system is not actuated 0 bar, in order to ensure their functional reliability to a high degree, especially when used in coupling systems.
  • a related task solves a proportional pressure control valve with the features of claim 1 in its entirety.
  • the solution according to the invention dispenses with the control piston (main stage) with a clamped compression spring to its end position, it is ensured that, especially in one application, couplings can be completely relieved, so that the otherwise engaged clutch or plate packs can be safely detached from one another and the coupling connection can be released in this way.
  • the proportional pressure control valve is shown in its essential structure in FIG. 1. It has, in the form of a screw-in cartridge, a valve housing 10 which can be screwed in via a screw-in section 12 into a machine part (not shown in more detail), for example in the form of a valve block or the like.
  • the valve housing 10 is provided on the outer circumference with corresponding sealing rings 14 and associated receptacles for the sealing system.
  • the valve housing 10 has a tank connection T, a useful connection A and a pump connection P for a hydraulic pump 16 (see FIG. 4) in the radial circumferential direction, specifically in the direction of looking at FIG. 1 from top to bottom.
  • a control piston 18 is guided in a longitudinally displaceable manner within the valve housing 10 for the optional connection of the pump connection P with the useful connection A and the useful connection A with the tank connection T.
  • the control piston 18 is provided with a connecting channel 24 which extends through the center of the control piston 18 in the longitudinal direction 26 of the entire valve, the connecting channel 24 being seen in the direction of view of FIG. 1 the lower end is bent transversely and thus points to the pump connection P.
  • the aforementioned pilot valve 22 can be controlled via a magnet system designated as a whole as 28, in particular in the form of a proportional magnet system.
  • the pertinent Magnet systems 28 regularly have a coil winding (not shown) to be energized, the magnet system 28 having a plug connection part 30 for this purpose.
  • an actuating plunger 32 is actuated via the coil winding (not shown in more detail) in such a way that it has a downward direction of movement as seen in FIG. 1, and thus the actual pilot valve 22 according to FIG 1 holds in its closed position.
  • the relevant structure of a magnet system 28 and its mode of operation is known in the prior art, so that it will not be discussed in more detail here.
  • the connecting channel 24 has an orifice 34.
  • the screen 34 is preceded by a protective screen 36 in the direction of fluid flow and a so-called diffuser 38 is provided downstream of the screen 34.
  • the diffuser 38 is primarily used to deflect the directed oil jet that flows out of the orifice 34 so that it does not directly hit the closing or valve part 40 of the pilot valve 22, which could otherwise lead to possible malfunctions in certain valve states.
  • a diffuser with an additional orifice bore not shown, to create a valve variant for the proportional pressure control valve which is particularly suitable for high pump pressures (primary pressures).
  • the protective screen 36 allows contaminants to be filtered out of the fluid stream.
  • the pilot control chamber 20 already mentioned is part of a valve seat 42 arranged in a stationary manner in the valve housing 10, the valve seat 42 carrying fluid through a central channel 44 Pilot chamber 20 is connected.
  • the corresponding valve seat 42 can be brought into sealing contact with the valve part 40 of the pilot valve 20, as shown in FIG. 1, the valve part 40 being spring-loaded in the direction of the pilot chamber 20 into its closed position shown in FIG. 1.
  • the valve part 40 is provided with a lower end at its front, as viewed in the direction of FIG. 1. tapered closing or valve tip. This in turn is an integral part of a valve guide plate 46, on each of which a compression spring 48, 50 engages.
  • the first compression spring 48 extends between the aforementioned valve guide plate 46 and a flange-like widening at the lower end of the actuating plunger 32.
  • the second compression spring 50 which is weaker in its compressive force than the first compression spring 48, extends with its two free ends between the valve guide plate 46 and the top of the valve seat 42.
  • valve guide plate 46 As shown in FIG. 1, can be provided on both sides with a cylindrical guide or contact attachment.
  • a guide member 52 is provided within the valve housing 10, which is formed in the manner of a cylindrical sleeve with the valve housing is firmly connected. Between the guide part 52 and the actual magnet system 28 there is a screw-in part 54 thereof with which the proportional magnet system 28 can be attached to the valve housing 10 and can be fixed in this way. Furthermore, the actuating plunger 32 with its flange-like widening is guided at its one free end in the screw-in part 54 in question. Furthermore, the guide part 52 with the stationary valve seat 42 delimits a distribution space 56, which is of the type a ring channel is executed.
  • a fluid-conducting path 58, which is guided in the valve housing 10, is permanently connected to this distribution space 56, which otherwise opens with its other free end into a connecting space 60, which is limited by the outer circumference of the valve housing 10 and the inner circumference of the one not shown Valve block or machine part, in which the valve housing 10 can be inserted, and into which the tank connection T of the valve housing 10 opens.
  • the fluid-carrying path 58 can be formed from a large number of individual channels which, conically, reach through the valve housing in the direction of the actuating plunger 32, namely at the height of its screw-in section 12, in the direction of the tank connection T in each case
  • the control piston 18 with the valve housing 10 delimits a damping chamber 62 at its one end facing away from the pilot chamber 20.
  • a force accumulator in particular in the form of a compression spring 64, is arranged, which the control piston 18 in Direction of the pilot chamber 20 seeks to move.
  • the damping chamber 62 is connected to the control piston 18 via a damping orifice 66 arranged in the control piston 18 surrounding annular space 68 which is bounded on the outside by the inside of the valve body 10.
  • this annular space 66 optionally connects the tank connection T to the useful connection A or the useful connection A to the pump connection P.
  • the damping chamber 62 is encompassed both on the inside of the valve housing 10 and on one of them Side delimited by the control piston 18 and on its opposite side by a stroke stop 70 for the control piston 18.
  • the actual stroke stop 70 is formed by the one free side which faces the control piston 18, and in addition the relevant stroke stop 70 forms the conclusion of the valve housing 10 on one side.
  • the closing or valve part 40 of the pilot valve 22 goes to its seat edge of the valve seat 42 and interrupts the volume flow between the pump connection P and the tank connection T.
  • the relevant switching state is shown in Fig. 2.
  • the pilot chamber 20 thus fills up with the hydraulic medium, as a result of which the pressure in this chamber increases.
  • the pending pressure acts on the upper end face of the control piston 18 and moves it in the direction of the lower stroke stop 70 against the compressing third pressure spring 64.
  • the pressure in the pilot chamber 20 then corresponds to the regulated pressure.
  • the control piston assumes a position in which the consumer connection A is connected to the pump connection P.
  • the relevant circuit diagram is shown in FIG. 3 accordingly.
  • the pressure at the service port A is reported via the damping orifice 66 into the damping chamber 62 and acts there on the end face of the control piston 18 as a counterforce to the. Pressure level in the pilot chamber 20.
  • the control piston 18 is moved such that the connection between the pump connection P and the useful or consumer connection A is throttled.
  • the control piston 18 moves into a position in which the two force levels are in equilibrium with one another and thus define an opening window between the pump connection P and the service connection A.
  • the proportional pressure control valve according to the invention is one which is particularly advantageous for clutch applications.
  • the main requirements for high dynamics and low pressure losses are given in the relevant applications in order to ensure a quick filling process with oil and a quick drainage of the coupling.
  • the valve according to the invention can be completely relieved, that is to say when the electrical control signal on the magnet system 28 is removed, the regulated pressure at the service port A is brought to the pressure value of 0 bar.
  • the relevant main stage control piston
  • the relevant main stage control piston
  • the known valves always have a pressure level with no electrical control signal on the magnet system, which corresponds to the force of the clamped spring equivalent. The latter then leads to problems when uncoupling hydraulic couplings.
  • FIGS. 4 and 5 for a hydraulically operating clutch, wherein according to the illustration and FIG. 4 the proportional pressure control valve between the clutch parts 72, 74, 76 and the hydraulic pump 16 is switched.
  • Couplings are used, among other things, to connect two shafts, for example the shafts of work machines with transmission shafts.
  • a cylinder space 72 is connected to the pressure line or the pressure connection P of the hydraulic pump 16 by actuating the proportional pressure control valve according to the invention.
  • the spring-loaded piston 74 compresses a disk set of the clutch, not shown in detail.
  • the pressure in the clutch is reduced by the retraction of the electrical control signal on the magnet system 28, so that the compressed disk set with the additional action of the compression spring arrangement 76 can push the piston 74 back into its starting position, which is easily possible since in the relevant switch position as already shown, the pressure value at port A has the value 0.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Proportional-Druckregelventil mit einem Ventilgehäuse (10), das mindestens drei fluidführende Anschlüsse aufweist, insbesondere in Form eines Pumpen (P)-, eines Nutz (A)- und eines Tank (T)-Anschlusses, wobei innerhalb des Ventilgehäuses (10) zum wahlweisen Verbinden des Pumpenanschlusses (P) mit dem Nutzanschluss (A), sowie des Nutzanschlusses (A) mit dem Tankanschluss (T) ein Regelkolben (18) längsverfahrbar geführt ist, der zum Herstellen einer fluidführenden Verbindung zwischen dem Pumpenanschluss (P) und einer Vorsteuerkammer (20) eines Vorsteuerventiles (22) mit einem Verbindungskanal (24) versehen ist, wobei das Vorsteuerventil (22) von einem Magnetsystem (28), insbesondere einem Proportional-Magnetsystem ansteuerbar ist und wobei bei geöffnetem Vorsteuerventil (22) dieses den teilweise im Ventilgehäuse (10) geführten fluidführenden Weg (58) zwischen dem Verbindungskanal (24) und dem Tankanschluss (T) freigibt, der gleichzeitig mit dem Nutzanschluss (A) fluidführend verbunden ist.

Description

Hydac Fluidtechnik GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar
Proportional-Druckregelventil
Die Erfindung betrifft ein Proportional-Druckregelventil mit einem Ventilgehäuse, das mindestens drei fluidführende Anschlüsse aufweist, insbesondere in Form eines Pumpen P-, eines Nutz A- und eines Tank T- Anschlusses, wobei innerhalb des Ventilgehäuses zum wahlweisen Verbinden des Pumpenanschlusses P mit dem Nutzanschluß A, sowie des Nutzanschlusses A mit dem Tankanschluß T ein Regelkolben längsverfahrbar geführt ist, der zum Herstellen einer fluidführenden Verbindung zwischen dem Pumpenanschluß P und einer Vorsteuerkammer eines Vorsteuerventiles mit einem Verbindungskanal versehen ist, wobei das Vorsteuerventil von einem Magnetsystem, insbesondere einem Proportional-Magnetsystem ansteuerbar ist.
Ein dahingehend gattungsgemäßes Proportional-Druckregelventil ist durch die US 6, 286,535 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Lösung, mündet der Pumpenanschluß P in axialer Verschieberichtung des Regelkolbens innerhalb des Ventilgehäuses in dieses ein, und die beiden weiteren Anschlüsse in Form eines Nutzanschlusses A und eines Tankanschlusses T münden quer dazu in radialer Richtung, bei entsprechender Verschiebestellung des Regelkolbens in einen Ringraum, der auf der einen Seite von dem Ventilgehäuse und auf der anderen Seite von dem
Regelkolben selbst begrenzt ist. Des weiteren ist bei der bekannten Lösung eine Dämpfungsblende im Regelkolben vorgesehen, die eine Dämpfungskammer zwischen Ventilgehäuse und Regelkolben permanent mit dem genannten Ringraum verbindet. Auf diese Art und Weise lassen sich entsprechend die Einschwingvorgänge des Regelkolbens dämpfen, bei dennoch gleichzeitig hoher Dynamik für das Gesamtventil, was notwendig ist, wenn dahingehende Proportional-Druckregelventile bevorzugt in Kupplungssystemen Anwendung finden, die beispielsweise zum Verbinden zweier Wellen dienen, beispielsweise der Wellen von Arbeitsmaschinen mit Transmissionswellen.
In weiterer Fortgestaltung dieser bekannten Lösung sind Proportional- Druckregelventile nach der US 5,836,335 bekannt, bei denen der Regelkolben eine Einrichtung aufweist zum Begrenzen von Druckspitzen, wie sie beispielhaft am Nutzanschluß A, an die sich die Kupplungen anschließen lassen, ohne weiteres auftreten können. Hierzu wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des bekannten Ventiles in den Regelkolben ein federbelastetes Rückschlagventil eingesetzt, das über den Ringraum an den der Nutzanschluß A anschließbar ist, bei einem vorgebbaren Druckschwellenwert den fluidführenden Weg freigibt zwischen dem Ringraum und einer Umfassungsnut im Regelkolben, die permanent an den Tankanschluß angeschlossen ist.
Es hat sich nun in der Praxis gezeigt, dass es bei der Verwendung dahingehender Proportional-Druckregelventile bei Kupplungen nicht nur darauf ankommt, das diese eine hohe Schaltdynamik aufweisen bei gleichzeitig niedrigen Druckverlusten, um dergestalt schnelle Befüllungsvorgänge mit dem Hydraulikmedium sowie eine schnelle Entleerung der Kupplung gewährleisten zu können, sondern dass es auch wichtig ist, um Hemmnisse in der Kupplung zu vermeiden, dass die genannten Ventile für diesen Anwendungsfall komplett entlastet werden können. Das heißt, dass bei Wegnahme des elektrischen Steuersignals an dem Magnetsystem, mit dem das Ventil angesteuert wird, der eingeregelte Druck am Nutzanschluß A, der zu der Betätigungseinrichtung der Kupplung führt, bis zum Wert von 0 bar zurückgeführt wird. Bei den herkömmlich vorgestellten Druckventilen gemäß den genannten beiden US-Patenten, wird jedoch der Regelkolben (sogenannte Hauptstufe des Ventils) mit einer eingespannten Druckfeder auf seine Endlage zurückgeführt und aufgrund dieser konstruktiven Ausgestaltung besitzen diese Ventile dann immer noch ein Druckniveau, bei nicht vorhandenem elektrischen Steuersignal des Magnetsystems, welches der Kraft der eingespannten Feder des Ventiles entspricht. Dieser bestehende Restdruck steht aber gegebenenfalls einem wirksamen Entkupplungsvorgang der hydraulischen Kupplung entgegen, was in der Praxis zu Hemmnissen führt, oder gar einen Entkupplungs- Vorgang unmöglich macht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehalten der Vorteile der bekannten Lösungen diese dahingehend weiter zu verbessern, dass ein Ventilsystem geschaffen ist, bei dem sichergestellt werden kann, dass am Nutzanschluß A sich bei unbetätigtem Magnetsystem ein Druckwert von 0 bar einstellt, um dergestalt, insbesondere bei der Verwendung in Kupplungssystemen, deren Funktionssicherheit in hohem Maße zu gewährleisten. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Proportional-Druckregelventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bei geöffnetem Vorsteuerventil dieses den teilweise im Ventilgehäuse geführten fluidführenden Weg freigibt, zwischen dem Verbindungskanal und dem Tankanschluß T, der gleichzeitig mit dem Nutzanschluß A fluidführend verbunden ist, ist ein Ventil geschaffen, dass dergestalt komplett entlastet werden kann mit der Folge, dass bei Wegnahme des elektronischen Steuersignals am Magnetsystem, der über den Regelkolben geregelte Druck am Nutzanschluß A mit Sicherheit den Druckwert von 0 bar einnimmt. Da somit die erfindungsgemäße Lösung darauf verzichtet gemäß den bekannten Lösungen den Regelkolben (Hauptstufe) mit einer eingespannten Druckfeder auf seine Endlage zurückzuführen, ist sichergestellt, dass insbesondere bei einem Anwendungsfall bei Kupplungen diese vollständig entlastet werden können, so dass die ansonsten in Eingriff befindlichen Kupplungs- oder Lamellenpakete sich sicher voneinander lösen und die Kupplungsverbindung dergestalt freigeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Proportional- Druckregelventiles sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Proportional-Druckregelventil anhand eines Ausführungsbeispieles nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig. 1 bis 3 teilweise in Ansicht, teilweise im Längsschnitt das erfindungsgemäße Proportional-Druckregelventil in verschiedenen Schalt- bzw. Betätigungsstellungen;
Fig. 4 in der Art einer vereinfachten Schaltdarstellung, die
Verwendung des Proportional-Druckregelventiles nach den Fig. 1 bis 3 für den Einsatzfall bei einer Lamellenkupplung; Fig. 5 den Ablauf eines Kupplungsspieles für eine Kupplungs-
Ventilanordnung gemäß der Anordnung nach der Fig. 4.
Das erfindungsgemäße Proportional-Druckregelventil ist von seinem wesentlichen Aufbau her in der Fig. 1 dargestellt. Es weist in der Art einer Einschraubpatrone ausgebildet ein Ventilgehäuse 10 auf, das sich dergestalt über eine Einschraubstrecke 12 in ein nicht näher dargestelltes Maschinenteil, beispielsweise in Form eines Ventilblockes oder dergleichen einschrauben läßt. Für die dahingehende Verbindung ist das Ventilgehäuse 10 außenumfangseitig mit entsprechenden Dichtringen 14 nebst zugehörigen Aufnahmen für das Dichtsystem versehen. Das Ventilgehäuse 10 weist in radialer Umfangsrichtung, und zwar in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen von oben nach unten einen Tankanschluß T, einen Nutzanschluß A sowie einen Pumpenanschluß P für eine Hydropumpe 16 (vgl. Fig. 4) auf. Des weiteren ist innerhalb des Ventilgehäuses 10 zum wahlweisen Verbinden des Pumpenanschlusses P mit dem Nutzanschluß A sowie des Nutzanschlusses A mit dem Tankanschluß T ein Regelkolben 18 längsverfahrbar geführt.
Zum Herstellen einer fluidführenden Verbindung zwischen dem
Pumpenanschluß P und einer Vorsteuerkammer 20 eines als Ganzen mit 22 bezeichneten Vorsteuerventils ist der Regelkolben 18 mit einem Verbindungskanal 24 versehen, der in Längsrichtung 26 des gesamten Ventiles mittig den Regelkolben 18 durchgreift, wobei der Verbindungskanal 24 an seinem in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen unteren Ende quer verlaufend abgekröpft ist und dergestalt zum Pumpenanschluß P hinweist. Des weiteren ist das genannte Vorsteuerventil 22 über ein als Ganzes mit 28 bezeichnetes Magnetsystem, insbesondere in Form eines Proportional-Magnetsystemes ansteuerbar. Dahingehende Magnetsysteme 28 weisen regelmäßig eine zu bestromende Spulenwicklung (nicht dargestellt) auf, wobei hierfür das Magnetsystem 28 über ein Steckeranschlußteil 30 verfügt. Ist das Proportional-Magnetsystem 28 über sein Steckeranschlußteil 30 bestromt, wird über die nicht näher dargestellte Spulenwicklung ein Betätigungsstößel 32 dergestalt angesteuert, das es in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen eine Bewegungsrichtung nach unten hin aufweist, und so das eigentliche Vorsteuerventil 22 gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 in seiner geschlossenen Stellung hält. Der dahingehende Aufbau eines Magnetsystemes 28 und seine Wirkungsweise ist im Stand der Technik bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher im einzelnen eingegangen wird.
In Richtung der Vorsteuerkammer 20 des Vorsteuerventil es 22 weist der Verbindungskanal 24 eine Blende 34 auf. Der Blende 34 ist in Fluidströmungsrichtung ein Schutzsieb 36 vorgeschaltet und nachfolgend zu der Blende 34 ist ein sogenannter Diffusor 38 vorgesehen. Der Diffusor 38 dient vorrangig dazu, den gerichteten Ölstrahl, der aus der Blende 34 strömt abzulenken, damit dieser nicht direkt auf das Schließ- oder Ventilteil 40 des Vorsteuerventiles 22 trifft, was ansonsten bei bestimmten Ventilzuständen zu etwaigen Fehlfunktionen führen könnte. Ferner besteht im Grunde nach die Möglichkeit durch Einsatz eines Diffusors mit zusätzlicher Blendenbohrung (nicht dargestellt) eine Ventilvariante für das Proportional-Druckregelventil zu schaffen, die für hohe Pumpendrücke (Primärdrücke) besonders geeignet ist. Das Schutzsieb 36 erlaubt Verschmutzungen aus dem Fluidstrom auszufiltern.
Die bereits angesprochene Vorsteuerkammer 20 ist Teil eines im Ventilgehäuse 10 stationär angeordneten Ventilsitzes 42, wobei der Ventilsitz 42 über einen Mittenkanal 44 fluidführend mit der Vorsteuerkammer 20 verbunden ist. Der dahingehende Ventilsitz 42 ist gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 in dichtende Anlage bringbar mit dem Ventilteil 40 des Vorsteuerventiles 20, wobei das Ventilteil 40 federbelastet in Richtung der Vorsteuerkammer 20 in seine in der Fig. 1 gezeigte Schließstellung bringbar ist. Für die Anlage mit dem eigentlichen Ventilsitz 42 ist das Ventilteil 40 an seinem in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen vorderen unteren Ende mit einer. konisch zulaufenden Schließoder Ventilspitze versehen. Diese ist wiederum einstückiger Bestandteil einer Ventilführungsplatte 46, an der beidseitig je eine Druckfeder 48, 50 angreift. Die erste Druckfeder 48 erstreckt sich dabei zwischen der genannten Ventilführungsplatte 46 und einer flanschartigen Verbreiterung am unteren Ende des Betätigungsstößels 32. Die zweite Druckfeder 50, die von ihrer Druckkraft her schwächer ausgeführt ist, als die erste Druckfeder 48, erstreckt sich mit ihren beiden freien Enden zwischen der Ventil- führungsplatte 46 und der Oberseite des Ventilsitzes 42. Zur besseren
Führung der genannten Druckfedern 48, 50 kann die Ventilführungsplatte 46, wie in der Fig. 1 gezeigt, beidseitig mit einem zylindrischen Führungsoder Anlageaufsatz versehen sein.
Für die Führung der Ventilführungsplatte 46 ist innerhalb des Ventilgehäuses 10 ein Führungsteil 52 vorgesehen, das in der Art einer zylindrischen Hülse ausgebildet mit dem Ventil gehäuse fest verbunden ist. Zwischen Führungsteil 52 und dem eigentlichen Magnetsystem 28 ist ein Einschraubteil 54 desselben .vorhanden mit dem sich das Proportional- Magnetsystem 28 an das Ventilgehäuse 10 anbringen und dergestalt festlegen läßt. Des weiteren ist in dem dahingehenden Einschraubteil 54 der Betätigungsstößel 32 mit seiner flanschartigen Verbreiterung an seinem einen freien Ende geführt. Ferner begrenzt das Führungsteil 52 mit dem stationär angeordneten Ventilsitz 42 einen Verteilraum 56, der in der Art eines Ringkanales ausgeführt ist. An diesen Verteilraum 56 ist ein fluidführender Weg 58, der im Ventilgehäuse 10 geführt ist, permanent angeschlossen, der im übrigen mit seinem anderen freien Ende in einen Verbindungsraum 60 mündet, der begrenzt ist von dem Außenumfang des Ventilgehäuses 10 und dem Innenumfang des nicht näher dargestellten Ventilblockes oder Maschinenteiles, in welches das Ventilgehäuse 10 einsetzbar ist, und in den der Tankanschluß T des Ventilgehäuses 10 mündet.
Dergestalt ist also eine permanente Verbindung zwischen Tankanschluß T und dem Verteilraum 56 über den fluidführenden Weg 58 erreicht. Der fluidführende Weg 58 kann dabei gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 aus einer Vielzahl von Einzelkanälen gebildet sein, die konisch in Richtung zum Betätigungsstößel 32 hin zulaufend das Ventilgehäuse durchgreifen und zwar in der Höhe seiner Einschraubstrecke 12. Das in Richtung des Tankanschlusses T jeweils weisende Ende der genannten Einzelkanäle tritt dabei in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen unterhalb des unteren Endes der Einschraubstrecke 12 ins Freie bzw. in den Verbindungsraum 60. Aufgrund dieses konstruktiven Aufbaues des Vorsteuerventiles 22 wie vorstehend beschrieben, ist dieses mithin in der Art eines Proportional- Druckbegrenzungsventiles ausgebildet.
Wie des weiteren die Fig. 1 zeigt, begrenzt der Regelkolben 18 mit dem Ventilgehäuse 10 an seinem einen der Vorsteuerkammer 20 abgekehrten Ende eine Dämpfungskammer 62. In dieser Dämpfungskammer 62 ist ein Kraftspeicher, insbesondere in Form einer Druckfeder 64 angeordnet, die den Regelkolben 18 in Richtung der Vorsteuerkammer 20 zu verschieben sucht. Die Dämpfungskammer 62 ist über eine im Regelkolben 18 angeordnete Dämpfungsblende 66 mit einem den Regelkolben 18 umgebenden Ringraum 68 verbunden, der nach außen hin von der Innenseite des Ventilkörpers 10 begrenzt ist. In Abhängigkeit von der Längsoder Verschiebeposition des Regelkolbens 18 im Ventilgehäuse 10 verbindet dieser Ringraum 66 wahlweise den Tankanschluß T mit dem Nutzanschluß A oder den Nutzanschluß A mit dem Pumpenanschluß P. Die Dämpfungskammer 62 ist sowohl von der Innenseite des Ventilgehäuses 10 umfaßt, sowie an ihrer einen Seite von dem Regelkolben 18 begrenzt und an ihrer gegenüberliegenden Seite von einem Hubanschlag 70 für den Regelkolben 18. Der eigentliche Hubanschlag 70 wird dabei durch die eine freie Seite, die dem Regelkolben 18 zugewandt ist gebildet, und im übrigen bildet der dahingehende Hubanschlag 70 den Abschluß des Ventilgehäuses 10 an seiner einen Seite.
Nachdem nunmehr der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Proportional-Druckregelventils von seinen wesentlichen Grundzügen her beschrieben ist, wird im folgenden des besseren Verständnisses wegen der funktionelle Ablauf anhand den Darstellungen nach den Fig. 1 bis 3 näher erläutert.
Bleibt das Proportional-Magnetsystem 28 unbestromt, kann vom
Pumpenanschluß P Hydraulikmedium (Öl) zum Tankanschluß T fließen. Bei dem dahingehenden Ventilzustand ist mithin das Vorsteuerventil 22 gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 geöffnet, und der Regelkolben 18 ist auf seinen oberen Anschlag gegen die untere Seite des Ventilsitzes 42 gefahren. Bei der dahingehenden Schaltstellung fließt das Öl vom Pumpenanschluß P durch den Regelkolben 18 und zwar über den Verbindungskanal 24 und durch die Kombination Schutzsieb 36, Blende 34 und Diffusor 38 und von dort über das geöffnete Proportional- Druckbegrenzungsventil 22 der Vorsteuerung zum Tank hin ab. Die Kräfte der zweiten Druckfeder 50, in Verbindung mit dem Pumpendruck über den Mittenkanal 44 genügt entgegen der Wirkung der ersten Druckfeder 48, die Ventilführungsplatte 46 mit dem Ventilteil 40 anzuheben. Über den Mittenkanal 44 gelangt dann das Hydraulikmedium in den Verteilraum 56 und von dort über den fluidführenden Weg 58 in den Verbindungsraum 60, der zusammen mit dem Tankanschluß T zum Tank hin führt. Der dahingehende Volumenstrom kann als Vorsteuerölstrom oder Leckage definiert werden.
Bei einer Strombeaufschlagung des Proportional-Magnetsystemes 28 durch eine vorgeschaltete Elektronik (nicht dargestellt), geht das Schließ-oder Ventilteil 40 des Vorsteuerventiles 22 auf seine Sitzkante des Ventilsitzes 42 und unterbricht dabei den Volumenstrom zwischen dem Pumpenanschluß P und dem Tankanschluß T. Der dahingehende Schaltzustand ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Vorsteuerkammer 20 füllt sich somit mit dem Hydraulikmedium auf, wodurch der Druck in dieser Kammer ansteigt. Der dahingehende anstehende Druck wirkt auf die obere Stirnseite des Regelkolbens 18 ein und bewegt diesen in Richtung des unteren Hubanschlages 70 und zwar gegen die sich komprimierende dritte Druckfeder 64. Der Druck in der Vorsteuerkammer 20 entspricht dann dem eingeregelten Druck.
Wenn der Druck in der Dämpfungskammer 62 geringer als der Druck in der Vorsteuerkammer 20 ist, nimmt der Regelkolben eine Position ein, bei dem der Verbraucheranschluß A mit dem Pumpenanschluß P verbunden ist. Die dahingehende Schaltdarstellung ist in der Fig. 3 entsprechend wiedergegeben. Der Druck am Nutzanschluß A wird über die Dämpfungsblende 66 in die Dämpfungskammer 62 gemeldet und wirkt dort auf die Stirnseite des Regelkolbens 18 als Gegenkraft zu dem. Druckniveau in der Vorsteuerkammer 20. Wenn der Druck in der Dämpfungskammer 62 den geregelten Druck erreicht, wird der Regelkolben 18 derart verschoben, dass die Verbindung zwischen dem Pumpenanschluß P und dem Nutz- oder Verbraucheranschluß A angedrosselt wird. Der Regelkolben 18 verschiebt sich in eine Position, bei der die beiden Kraftniveaus sich im Gleichgewicht zueinander befinden und definieren dergestalt ein Öffnungsfenster zwischen dem Pumpenanschluß P und dem Nutzanschluß A. Es stellt sich mithin ein Druck am Nutzanschluß A ein, der im direkten Zusammenhang zu dem elektrischen Steuersignal des Magnetsystems 28 steht. Durch die Ausregelung des definierten Sekundärdruckes wird ständig ein Ölvolumen über die Dämpfungsblende 66 zwischen der Dämpfungskammer 62 und dem Nutzanschluß A hin- und hergeschoben mit der Folge, dass der Regelvorgang abgedämpft wird, um dergestalt störende Schwingungen während dieses Einregelvorganges zu vermeiden.
Bei dem erfindungsgemäßen Proportional-Druckregelventil handelt es sich um ein solches, welches speziell für Kupplungsanwendungen vorteilhaft ist. Bei den dahingehenden Anwendungen sind die Hauptforderungen nach hoher Dynamik und niedrigen Druckverlusten gegeben, um einen schnellen Befüllungsvorgang mit Öl und eine schnelle Entleerung der Kupplung gewährleisten zu können. Dies wird mit der vorliegenden Ventilgestaltung ohne weiteres erreicht, wobei darüber hinaus das erfindungsgemäße Ventil komplett entlastet werden kann, das heißt bei Wegnahme des elektrischen Steuersignals am Magnetsystem 28 wird der geregelte Druck am Nutzanschluß A auf den Druckwert von 0 bar gebracht. Bei den sonst herkömmlich vorgesteuerten Druckventilen wird die dahingehende Hauptstufe (Regelkolben) mit einer eingespannten Druckfeder auf seine Endlage rückgeführt, so dass die bekannten Ventile immer ein Druckniveau bei nicht vorhandenem elektrischen Steuersignal am Magnetsystem aufweisen, welches der Kraft der eingespannten Feder entspricht. Letzteres führt dann zu Problemen beim Entkuppeln von hydraulisch arbeitenden Kupplungen.
Um dies zu verdeutlichen, wird die Anwendung des erfindungsgemäßen Proportional-Druckregelventiles unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 bei einer hydraulisch arbeitenden Kupplung näher erläutert, wobei gemäß der Darstellung und der Fig. 4 das Proportional-Druckregelventil zwischen den Kupplungsteilen 72, 74, 76 und der Hydropumpe 16 geschaltet ist. Kupplungen dienen unter anderem zur Verbindung von zwei Wellen, beispielsweise der Wellen von Arbeitsmaschinen mit Transmissionswellen. Bei der dahingehenden hydraulischen Kupplung wird durch das Betätigen des erfindungsgemäßen Proportional-Druckregelventiles ein Zylinderraum 72 mit der Druckleitung bzw. dem Druckanschluß P der Hydropumpe 16 verbunden. Hierbei drückt der federbelastete Kolben 74 ein nicht näher dargestelltes Lamellenpaket der Kupplung zusammen. Durch Umschalten des Proportional-Druckventiles entleert sich dann der Zylinderraum 72, und die Druckfederanordnung 76 schiebt gemäß der Darstellung nach der Fig. 4 den Kolben 74 in seine Ausgangslage zurück. Hierbei wird das verbleibende Hydraulikmedium über den Nutzanschluß A in Richtung zum Tank T hin ausgeschoben.
Die Darstellung gemäß der Fig. 5 zeigt nun den Ablauf eines Kupplungsspieles. Zunächst muss die Kupplung schnell mit Öl (Hydraulikmedium) befüllt werden. Dies geschieht im Zeitraum t, bis t2, wobei der Kolben 74 gerade damit beginnt das Lamellenpaket der Kupplung zu komprimieren. Dieser Vorgang geht mit einem kurzzeitigen sehr hohen Volumenstrom einher. Danach wird dieser Zustand im Zeitraum von t2 bis t3 gehalten und im Zeitraum t3 bis t4 wird langsam „angefahren", indem der Druck durch das erfindungsgemäße Proportional-Druckregelventil langsam linear gesteigert wird, so dass dergestalt die Kraft von der Arbeitsmaschine gleichmäßig an den Transmissionsstrang übertragen wird. Beim Zeitpunkt t5 wird durch das Zurückfahren des elektrischen Steuersignals am Magnetsystem 28 der Druck in der Kupplung zurückgenommen, so dass das komprimierte Lamellenpaket unter zusätzlicher Einwirkung der Druckfederanordnung 76 den Kolben 74 wieder in seine Ausgangslage zurückschieben kann, was ohne weiteres möglich ist, da in der dahingehenden Schaltstellung wie bereits aufgezeigt, der Druckwert am Anschluß A den Wert 0 aufweist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Proportional-Druckregelventil mit einem Ventilgehäuse (10), das mindestens drei fluidführende Anschlüsse aufweist, insbesondere in Form eines Pumpen (P)-, eines Nutz (A)- und eines Tank (T)-An Schlusses, wobei innerhalb des Ventilgehäuses (10) zum wahlweisen Verbinden des Pumpenanschlusses (P) mit dem Nutzanschluß (A), sowie des Nutzanschlusses (A) mit dem Tankanschluß (T) ein Regelkolben (18) längsverfahrbar geführt ist, der zum Herstellen einer fluidführenden Verbindung zwischen dem Pumpenanschluß (P) und einer
Vorsteuerkammer (20) eines Vorsteuerventiles (22) mit einem Verbindungskanal (24) versehen ist, wobei das Vorsteuerventil (22) von einem Magnetsystem (28), insbesondere einem Proportional- Magnetsystem ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffnetem Vorsteuerventil (22) dieses den teilweise im Ventilgehäuse
(10) geführten fluidführenden Weg (58) zwischen dem Verbindungskanal (24) und dem Tankanschluß (T) freigibt, der gleichzeitig mit dem Nutzanschluß (A) fluidführend verbunden ist.
2. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Vorsteuerkammer (20) des Vorsteuerventiles (22) der Verbindungskanal (24) eine Blende (34) aufweist, vorzugsweise mit einem vorgeschalteten Schutzsieb (36) und/oder einem nachgeschalteten Diffusor (38).
3. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerkammer (20) Teil eines im Ventilgehäuse (10) stationär angeordneten Ventilsitzes (42) ist, der fluidführend mit der Vorsteuerkammer (20) verbunden ist und der in dichtende Anlage mit einem Ventilteil (40) des Vorsteuerventiles (22) bringbar ist, das federbelastet in Richtung der Vorsteuerkammer (20) in seine Schließstellung bringbar ist.
4. Proportional-Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (18) an seinem einen der Vorsteuerkammer (20) abgekehrten Ende mit dem Ventilgehäuse (10) eine Dämpfungskammer (62) begrenzt, in der ein Kraftspeicher, insbesondere in Form einer Druckfeder (64), den Regelkolben (18) in Richtung der Vorsteuerkammer (20) zu verschieben sucht.
5. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (62) über eine im Regelkolben (18) angeordnete Dämpfungsblende (66) mit einem den Regelkolben (18) umgebenden Ringraum (66) verbunden ist, in den in
Abhängigkeit von der Längsposition des Regelkolbens (18) im Ventilgehäuse (10), wahlweise der Tankanschluß (T) mit dem Nutzanschluß (A) oder dieser (A) mit dem Pumpenanschluß (P) mündet.
6. Proportional-Druckregelventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (62) von dem Ventilgehäuse (10) umgeben ist, sowie an ihrer einen Seite von dem Regelkolben (18) und an ihrer gegenüberliegenden Seite von einem Hubanschlag (70) für den Regelkolben (18), der das Ventilgehäuse (10) auf seiner einen freien Seite nach außen hin abschließt.
7. Proportional-Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (22) in der Art eines Proportional-Druckbegrenzungsventiles ausgebildet ist.
8. Proportional-Druckregelventil nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilteil (40) des Vorsteuerventils (22) zwischen zwei Kraftspeichern in Form von Druckfedern (48, 50) - längsverfahrbar in einem Führungsteil (52) geführt ist, das stationär angeordnet mit dem Ventilsitz (42) ein Verteilraum (56) begrenzt, an den der fluidführende Weg (58) im Ventilgehäuse (10) permanent angeschlossen ist.
9. Proportional-Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle fluidführenden Anschlüsse (A, P, T) in radialer Richtung das Ventilgehäuse (10) durchgreifen.
10. Verwendung eines Proportional-Druckregelventils nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für hydraulisch betätigbare Kupplungen, bei denen jeweils zum Zusammendrücken eines Lamellenpaketes ein Zylinderraum (72) der Kupplung mit einer Hydropumpe (16) über das Ventil zu verbinden ist.
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