WO2010020241A1 - Valve arrangement - Google Patents

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WO2010020241A1
WO2010020241A1 PCT/DE2009/001184 DE2009001184W WO2010020241A1 WO 2010020241 A1 WO2010020241 A1 WO 2010020241A1 DE 2009001184 W DE2009001184 W DE 2009001184W WO 2010020241 A1 WO2010020241 A1 WO 2010020241A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
closing body
spring
arrangement according
valve arrangement
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/001184
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Dürr
Michael Gaumnitz
Bernd Schröder
Jörg Weingart
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2010020241A1 publication Critical patent/WO2010020241A1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/08Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet
    • F16K31/082Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet using a electromagnet and a permanent magnet

Definitions

  • the invention relates to a valve arrangement according to the preamble of
  • Claim 1 and a valve-controlled hydraulic machine with such a valve arrangement.
  • Valve-controlled hydraulic machines and valve arrangements are known, for example, from EP 1 537 333 B1.
  • This document shows a hydraulic machine in axial or radial piston construction, which can be operated in principle as a motor or as a pump, wherein the delivery or absorption volume via the valve control is infinitely adjustable.
  • the hydraulic machine is designed as an axial piston machine, wherein a plurality of piston arranged in a cylinder is supported on a rotatably mounted swash plate.
  • Each piston defines with the associated cylinder chamber a working space which can be connected via an inlet valve and a drain valve with a pressure medium inlet or a pressure medium drain.
  • the two valves are designed as electrically unlockable or lockable check valves, which are controlled by the pump control and to operate the respective working space in "fill mode", in “partial mode” or in “idle mode".
  • fill mode essentially the entire displacement or displacement volume is utilized, in” partial mode “only a part of the volume is used, while in” idle mode "the delivery / displacement volume of the respective working space is 0 - the machine is idling.
  • the hydraulic machine Via a control unit, the hydraulic machine is operated according to a control algorithm in order to achieve the lowest possible pulsation sum flow volume (pump) or total displacement volume flow (motor).
  • the volume flow adjustment is often carried out according to a phase control, but it can also be performed after a Phasenabitess- or phase cut control.
  • the supply valve arranged in the inlet to each working space is closed in the de-energized state by means of spring force.
  • the check valve arranged in the outlet is biased in the de-energized state by the spring force in the opening direction.
  • the drain valve is closed by energizing an actuating magnet for driving a shaft connected to the swash plate and simultaneously opens the inlet valve.
  • pressure medium can flow into the working space, so that the hydraulic energy of the pressure medium is converted by the axial displacement of the respective piston and the corresponding rotational movement of the swash plate into a rotational movement of the shaft and thus into mechanical energy.
  • the inlet valve is closed, so that is relieved of pressure by the remaining residual stroke of the piston to the dead center of the working space.
  • the drain valve can open pressure relieved and the piston can push out in his subsequent conveying movement his swallow volume to the tank. Shortly before the outer dead center then the drain valve is closed by energizing the corresponding actuating magnet. The remaining stroke of the piston to outer dead center is then used to compress the trapped in the working space
  • DDP principle digital displacement pump
  • Another disadvantage of the known solution is that the flow resistance when flowing through the annular flow opening and the flow around the cup-shaped valve element is comparatively high, so that the efficiency of the hydraulic machine is comparatively low.
  • the invention has for its object to provide a valve assembly and a valve-controlled hydraulic machine, in which the control modes described above with low device complexity and high dynamics can be realized.
  • valve arrangement having the features of patent claim 1 and a valve-controlled hydraulic machine having the features of patent claim 18.
  • the additional stroke of the closing body which is opened via the first adjusting mechanism can be effected by flow forces acting in the opening direction on the closing body.
  • the closing body is acted upon by the first adjusting mechanism in the opening direction by a first spring and in the closing direction by a magnetic force of a lifting magnet.
  • the closing body can be acted upon by the second adjusting mechanism in the closing direction of a second spring.
  • the closing body is, for example, fixed to a guided from a valve housing and axially slidably mounted therein guide ram.
  • the guide tappet is received in an axially displaceable valve sleeve slidably mounted on the valve housing.
  • the valve sleeve can be used to adjust the closing body over the first
  • Adjusting mechanism with a closing body facing end face on the closing body and be supported with a deflecting from the closing body end face via a second spring on a support plate connected to the support plate.
  • a slidable by the solenoid is arranged approximately in a hollow cylindrical armature on a Schrösomemen Hommesenend Scheme the valve sleeve, which firmly surrounds the valve sleeve with a first longitudinal section and receives the second spring and the support plate of the guide plunger with a second longitudinal section.
  • the first spring is supported on the valve housing and biases the closing body in the opening direction via the magnet armature and the valve sleeve.
  • the second spring is preferably associated with the second adjusting mechanism and biases the closing body over the bearing plate and the guide plunger in the closing direction.
  • the opening stroke of the first adjusting mechanism is limited, for example, by a stop ring formed on a sleeve lateral surface of the valve sleeve, wherein the stop ring can be abutted against a housing stop arranged on the valve housing.
  • the first spring is supported on the valve housing and biases over a first end face of an approximately hollow cylindrical and sealed on both sides magnet armature, wherein the guide armature is guided approximately axially by the magnet armature and a third spring on a second end face of the magnet armature is supported and biases an axially displaceable on the guide plunger and engageable on a housing stop stop ring, which is displaceable over a driving projection on the guide plunger in a closing stroke away from the housing stop.
  • the second spring in the magnet armature is supported on a first inner surface facing in the same direction as the first end face and biases a support plate arranged in the magnet armature and firmly connected to the guide tappet, wherein the support disk is engaged in a non-executed additional stroke of the second adjustment mechanism is supported on a second inner surface of the magnet armature opposite the first inner surface.
  • the closing body is displaceably guided axially on an end section, guided from a valve housing, of a guide plunger axially displaceably mounted in the valve housing.
  • the end portion of the guide plunger can be radially stepped back in the guide region of the closing body, whereby two annular surfaces are formed. It may be expedient if the closing body strikes against a stop surface on the first annular surface, which deflects the valve housing, and is biased by the second spring, which is supported on the second annular surface and the closing body via one of the stop surface when the second adjusting mechanism is not executed biases repellent support surface.
  • the first spring is supported on the valve housing and biases a fixedly connected to the guide plunger armature in front in the opening direction, wherein a fixedly connected to the guide plunger stopper ring rests against a housing stop.
  • a valve-controlled hydraulic machine has a valve arrangement in which the second spring is arranged in a closable by the Sch.gro ⁇ er delivery chamber of the hydraulic machine and is supported on a support means formed in the pumping support and biases the closing body.
  • a valve-controlled hydraulic machine has a valve arrangement as explained above.
  • Figure 1 is a highly schematic representation for explaining the principle of operation of a valve-controlled hydraulic machine with variable displacement / delivery volume
  • FIG. 3a shows a second embodiment of an electrically operated check valve of a hydraulic machine according to Figure 1 in the open position
  • Figure 4 shows a third embodiment of a check valve in the closed position
  • FIG. 1 shows a very simplified development of such a hydraulic machine 1 in an axial piston construction.
  • the hydraulic machine 1 according to the invention is designed as a hydraulic motor, in principle, however, the statements on the hydraulic motor also apply correspondingly to a pump with an adjustable delivery volume.
  • the hydraulic machine 1 has a cylinder 2, in which a multiplicity of cylinder bores 4 are formed, in each of which a piston 6 is guided in an axially displaceable manner.
  • Each of the piston 6 limited with the Cylinder bore 4 a working space 8, whose volume is dependent on the stroke of the piston 6.
  • the pistons 6 are supported via a respective piston shoe 10 on an inclined swash plate, which is connected to an output shaft 12.
  • the control curve 14 formed on account of the rotation of the swash plate is shown, which reproduces the rotational angle dependence of the piston stroke and thus of the volume of the respective working space.
  • each working space 8 is connected via an inlet valve 16 to a supply line 18 which is common to all work spaces 8 and which is supplied with a system or high pressure. This high pressure can be generated for example via a pump 20.
  • Each working space 8 is further connected via a drain valve 22 with a likewise all working spaces 8 common drain line 24, which opens into a tank 26.
  • the drain valves 22 and the inlet valves 16 are each designed as electrically releasable or lockable non-return valves.
  • the inlet valve 16 is biased by a spring, not shown, in its illustrated basic position in a closed position and can bring by energizing an actuating magnet 28 in an open position, so that the
  • the drain valve 22 is biased in its illustrated basic position via a spring in an open position. By energizing an actuating magnet 30, this drain valve 22 can be brought into a blocking position in which the pressure medium can not flow out of the working space 8.
  • control of the actuating magnet 28, 30 via a control unit 34 via which the modes described above (fill mode, partial mode and idle mode) are adjustable, so that the displacement of the hydraulic machine 1 is infinitely adjustable, with suitable control of the valves 16 , 22 also the pulsation can be lowered to a minimum.
  • the control of the valves 16, 22 in response to the rotational speed of the output shaft 12, which is detected by a Drehbaumetzêt 36 and via a Signal line is reported to the control unit 34.
  • other characteristic data such as, for example, the torque acting on the output shaft 12 or the displacement of the hydraulic machine 1 in the control of the valves 16, 22, can of course also be taken into account.
  • Figure 2a shows the basic structure of a check valve according to a first embodiment, which corresponds to the drain valve in the hydraulic motor according to FIG.
  • the valve 22 is the inlet or suction valve 22, which is assumed in the following figure descriptions.
  • the suction valve 22 has a valve element 40, which is biased by an initial spring 38 into an open position and which can be moved in the closed position against a valve seat 42 by means of an actuating magnet 30, so that an annular pressure medium passage opening or flow cross section 43 is shut off (see FIG. 2c).
  • the spring 38 is supported on a housing inner surface 44 of a valve housing 46.
  • the suction valve 22 is designed as a so-called “poppet valve”, wherein the valve element 40 has an axial guide tappet 48 passing through the valve seat 42 and a closing body 50 attached thereto
  • Running truncated cone wherein on the lateral conical surfaces a circumferential, obliquely adjusted sealing surface 52 is formed.
  • the valve seat 42 is shaped accordingly, so that a tight contact in the closed state ( Figure 2c) is ensured.
  • the Fühmngsst Jardinel 48 is further accommodated axially slidably in an approximately hollow cylindrical valve sleeve 54. This is also axially slidably mounted in the valve housing 46 and is located with a first closing body 50 facing end face 56 on the closing body 50 in approximately.
  • a second spring 60 is supported, wherein the second spring 60 acts on a support plate 62 with spring force, which is formed on the closing body 50 opposite end portion of the guide tappet 48, whereby the closing body 50 via the guide tappet 48 and the support plate 62 is biased against the second end face 56 of the valve sleeve 54.
  • the valve sleeve 54 is in the illustrated embodiment of a hollow cylindrical Armature 64 firmly embraced, which is acted upon by the spring force of the second spring 38 in the direction of the opening position shown in Figure 2a.
  • the magnet armature 64 encloses the valve sleeve 54 with a first longitudinal section and receives the second spring 60 and the support plate 62 of the guide tappet 48 with a second longitudinal section.
  • the armature 64 is partially of a
  • Magnetic coil 66 of an actuating magnet or solenoid embraced which is accommodated in the valve housing 46.
  • a stop ring or a pole ring 68 of magnetizable material Adjacent to the armature 64, a stop ring or a pole ring 68 of magnetizable material is attached to the valve sleeve 54. This sits in the spring-biased home position on a housing stop or permanent magnet 70, so that the valve sleeve 54 and with this the valve member 40 is held by the force of the permanent magnet 70 and the bias of the first spring 38 in the open position. Pressure medium can thus flow through the annular flow cross-section 43 in the working space 8 of Figure 1.
  • FIG. 2b shows the suction valve 22 in a position in which the closing body 50 carries out an additional stroke, which is explained in more detail below.
  • Throughflow cross section 43 increases, wherein the flow resistance decreases and the working or delivery chamber 8 of Figure 1 is filled as best as possible during the suction phase of the hydraulic pump. If the flow forces acting on the closing body 50 are less than the spring force of the second spring 60, the closing body 50 is displaced in the closing direction via the guide tappet 48 and the support plate 62 by the second spring 60 until the closing body 50 contacts the first end face 56 of the valve sleeve 54 is present. As shown in Figure 2c is for closing the
  • the magnetic coil 66 and the magnet armature 64 moves upward in Figure 2c, wherein the magnetic flux from the magnetic coil 66 via the adjacent housing walls, through the pole ring 68 through the valve sleeve 54 and the armature 64 and then again over the adjacent housing walls back to the solenoid 66 is done.
  • the magnet armature 64 is displaced against the spring force of the first spring 38 and against the force of the permanent magnet 70 until the obliquely employed sealing surface 52 of the closing body 50 is in sealing contact with the valve seat 42, so that the annular flow cross-section 43 is shut off.
  • the spring force of the second spring 60 of Figures 2a - c is determined primarily by two opposing targets.
  • the spring force should be as low as possible and, for example, smaller than an opening pressure of 0.3 bar acting on the closing body 50 by the pressure fluid flow, so that the throughflow cross section 43 is further opened by the additional stroke h at low flow forces during the suction phase, so that the delivery chamber 8 the hydraulic pump 1 of Figure 1 is best and quickly filled during the suction phase.
  • the spring force of the second spring 60 should be as large as possible, so that the closing body 50 closes quickly in the region of the bottom dead center of the piston 6 of Figure 1 in order to minimize Ruströmlexice.
  • typical spring forces of the second spring 60 or opening pressures correspond to an opening pressure of between 0.3 and 1 bar.
  • Magnetankers 64 for closing the flow cross-section 43 on the closing body 50 significantly reduced, since the additional stroke is made on the spring force of the second spring 60. As a result, smaller magnetic currents and a lower magnetic force for closing the suction valve 22 are thus necessary.
  • the first spring 38 and the armature 64 thereby form a first adjusting mechanism and the second spring 60 and the flow forces in Figure 2b of the pressure medium, a second adjusting mechanism.
  • a bypass valve to increase a flow cross-section is no longer necessary.
  • FIG. 3 a shows a second exemplary embodiment of the suction valve 22 which, as an essential difference from FIG. 2 a, has no valve sleeve 54.
  • the armature 64 is designed substantially hollow cylindrical and closed, wherein the guide tappet 48 is passed through this axially displaceable.
  • the magnet armature 64 is thereby held in an open position of the suction valve 22 via the first spring 38, which acts on its first end face 72 facing away from the closing body 50 and via a third spring 74, which acts on its second end face 76, wherein the first Spring 38 on the valve housing 46 and the third spring 74 on the axially displaceably mounted on the guide tappet 48 pole ring 68 is supported.
  • the magnet armature 64 further has two inner surfaces 78, 80, wherein at the first closing surface 50 facing inner surface 78 of the guide tappet 48 connected to the support plate 62 at a non-executed additional stroke h (compare with Figure 3b) is applied, in this position by the second spring 60, which is clamped between this and the second, the closing body 50 facing away from inner surface 80 of the armature 64 is supported.
  • Figure 3b shows the suction valve 22 according to the second embodiment, in an open position with the additional stroke h.
  • the magnetic coil 66 according to the first exemplary embodiment in FIG. 2c is energized to close the flow cross-section 43 from FIG. 3b.
  • the magnet armature 64 thereby moves in the closing direction and takes on the second inner surface 80 of the magnet armature 64 supporting second spring 60, the biased about this support plate 62 and thus the guide plunger 48 and the closing body 50 until the closing body 50 with the sealing surface 52nd approximately abuts the valve seat 42.
  • the pole ring 68 is carried along via a driving projection 82 formed on it.
  • the driving projection 82 is in this case open suction valve 22 without additional stroke, see Figure 3a, approximately at the pole ring 68 at.
  • Figure 4 shows a third embodiment of the suction valve 22 in the closed position, wherein the second adjusting mechanism is arranged with the second spring 60 outside of the valve housing 46.
  • the guide tappet 48 is guided in the valve housing 46 and fixedly connected to the armature 64, wherein the armature 64 is acted upon in the opening direction as in the preceding embodiments with a spring force of the first spring 38. Furthermore, with the guide tappet 48 of the pole ring 68 is firmly connected.
  • a closing body guide tappet 85 which has a reduced cross section in comparison to the guide tappet 48, is connected to the guide tappet 48 substantially coaxially outside the valve housing 46 and has a support plate 86 at its end region arranged in the working space 8 from FIG.
  • the closing body 50 is slightly spaced from an annular surface 90 of the valve housing 46 with an upper end surface 88 at a non-executed additional stroke of the suction valve 22 so that the closing body 50 is not overdetermined and with the sealing surface 52 on the valve seat 42 in the closed state of Drain valve 22 is present.
  • the closing body 50 is biased in the closing direction via the second spring 60, which is stretched between the support plate 86 of the closing body guide tappet 85 and an inner surface 91 of a cup-shaped spring receptacle 92 of the closing body 50 facing the support plate 86.
  • the energization of the solenoid 66 is interrupted, wherein the first spring 38 shifts the guide plunger 48 via the armature 64 in the opening direction until the pole ring 68 abuts the permanent magnet 70 in approximately. If the flow forces exceed the spring force of the second spring 60 in the opened state of the suction valve 22, this is stretched over the inner surface 91 of the closing body 50 in the opening direction and the closing body 50 performs an additional stroke.
  • the embodiment of Figure 4 offers a special advantage.
  • the spring 60 can be designed so that the closing body 50 on the one hand and the
  • Guide ram 48 and the armature 64 on the other hand are mechanically decoupled and a damping effect is achieved by the spring. As a result, the mechanical load on the guide tappet 48 and the armature 64 when closing the valve can be kept low.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a fourth exemplary embodiment of the suction valve 22 in a closed position when the magnet coil 66 is energized.
  • the second spring 60 of the second adjusting mechanism is arranged in the delivery chamber 8 of the hydraulic machine 1 of FIG. 1 and biases the closing body 50 in the direction of the Guide plunger 48 and thus in the closing direction of the suction valve 22, wherein the second spring 60 is supported on a support means 8 formed in the support chamber 92 and the first 50 the guide plunger 48 repellent end face 94 biases the closing body 50. With a second end face 96, the closing body 50 abuts approximately on the guide tappet 48 and the valve seat 42.
  • Suction valve 22 is interrupted.
  • the first spring 38 relaxes and moves the guide tappet 48, which in turn shifts the closing body 50 over the end edge 96 in the opening direction.
  • the second spring 60 biases the closing body 50 before. If pressure medium flows through a flow cross-section and thereby exceeds the force acting on the closing body 50 and acting in the opening direction flow forces the spring force of the closing body 50 biasing second spring 60, so this opens further to the additional stroke, wherein the second spring 60 is further tensioned.
  • a ventilgesteurte hydraulic machine and a valve assembly having a closing body for closing a Druckstoffstofftechnik für für technik für technik für technik für друдрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудрудру

Abstract

The invention relates to a valve-controlled hydraulic engine and a valve arrangement comprising a closing body (50) for closing a through-opening (43) for a pressure medium, the closing body being adjustable by a first adjusting mechanism such that the closing body performs an opening stroke or a closing stroke. The closing body is adjusted by a second adjusting mechanism such that it performs an additional stroke, the entire stroke of the closing body being longer or shorter than the stroke caused by the first adjusting mechanism on its own.

Description

Beschreibung description
Ventilanordnunq und ventilgesteuerte Hydromaschine Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff desThe invention relates to a valve arrangement according to the preamble of
Patentanspruches 1 und eine ventilgesteuerte Hydromaschine mit einer derartigen Ventilanordnung.Claim 1 and a valve-controlled hydraulic machine with such a valve arrangement.
Ventilgesteuerte Hydromaschinen und Ventilanordnungen sind beispielsweise aus der EP 1 537 333 B1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt eine Hydromaschine in Axialoder Radialkolbenbauweise, die im Prinzip als Motor oder als Pumpe betrieben werden kann, wobei das Förder- bzw. Schluckvolumen über die Ventilsteuerung stufenlos verstellbar ist. Bei einem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Hydromaschine als Axialkolbenmaschine ausgeführt, wobei eine Vielzahl von in einem Zylinder angeordneten Kolben an einer drehbar gelagerten Taumelscheibe abgestützt ist. Jeder Kolben begrenzt mit dem zugeordneten Zylinderraum einen Arbeitsraum, der über ein Zulaufventil und ein Ablaufventil mit einem Druckmittelzulauf bzw. einem Druckmittelablauf verbindbar ist.Valve-controlled hydraulic machines and valve arrangements are known, for example, from EP 1 537 333 B1. This document shows a hydraulic machine in axial or radial piston construction, which can be operated in principle as a motor or as a pump, wherein the delivery or absorption volume via the valve control is infinitely adjustable. In one described embodiment, the hydraulic machine is designed as an axial piston machine, wherein a plurality of piston arranged in a cylinder is supported on a rotatably mounted swash plate. Each piston defines with the associated cylinder chamber a working space which can be connected via an inlet valve and a drain valve with a pressure medium inlet or a pressure medium drain.
Bei der bekannten Lösung sind die beiden Ventile als elektrisch entsperrbare bzw. sperrbare Rückschlagventile ausgeführt, die über die Pumpensteuerung ansteuerbar sind und um den jeweiligen Arbeitsraum im „füll mode", im „partial mode" oder im „idle mode" zu betreiben. Beim „füll mode" wird im Wesentlichen das gesamte Schluck- oder Fördervolumen ausgenützt, im „partial mode" entsprechend nur ein Teil des Volumens. Im „idle mode" ist das Förder-/Schluckvolumen des jeweiligen Arbeitsraumes gleich 0 - die Maschine arbeitet im Leerlauf.In the known solution, the two valves are designed as electrically unlockable or lockable check valves, which are controlled by the pump control and to operate the respective working space in "fill mode", in "partial mode" or in "idle mode". fill mode ", essentially the entire displacement or displacement volume is utilized, in" partial mode "only a part of the volume is used, while in" idle mode "the delivery / displacement volume of the respective working space is 0 - the machine is idling.
Über eine Steuereinheit wird die Hydromaschine nach einem Regelalgorithmus betrieben, um einen möglichst pulsationsarmen Summen-Fördervolumenstrom (Pumpe) oder Summen-Schluckvolumenstrom (Motor) zu erzielen. Die Volumenstromverstellung erfolgt dabei häufig nach einer Phasenanschnittsteuerung, sie kann jedoch auch nach einer Phasenabschnitts- oder Phasenausschnittssteuerung durchgeführt werden. Bei der beschriebenen Lösung ist das im Zulauf zu jedem Arbeitsraum angeordnete Zulaufventil im unbestromten Zustand mittels Federkraft geschlossen. Das im Ablauf angeordnete Rückschlagventil ist im unbestromten Zustand durch die Federkraft in Öffnungsrichtung vorgespannt.Via a control unit, the hydraulic machine is operated according to a control algorithm in order to achieve the lowest possible pulsation sum flow volume (pump) or total displacement volume flow (motor). The volume flow adjustment is often carried out according to a phase control, but it can also be performed after a Phasenabschnitts- or phase cut control. In the described solution, the supply valve arranged in the inlet to each working space is closed in the de-energized state by means of spring force. The check valve arranged in the outlet is biased in the de-energized state by the spring force in the opening direction.
Falls die Hydromaschine als Motor betrieben werden soll, wird zum Antreiben einer mit der Taumelscheibe verbundenen Welle das Ablaufventil durch Bestromen eines Betätigungsmagneten geschlossen und gleichzeitig das Zulaufventil geöffnet. Dadurch kann Druckmittel in den Arbeitsraum einströmen, so dass die hydraulische Energie des Druckmittels durch die Axialverschiebung des jeweiligen Kolbens und die entsprechende Drehbewegung der Taumelscheibe in eine Drehbewegung der Welle und somit in mechanische Energie umgewandelt wird. Kurz vor dem inneren Totpunkt, in dem der jeweilige Kolben die volle Schluckbewegung ausgeführt hat, wird das Zulaufventil geschlossen, so dass durch den verbleibenden Resthub des Kolbens bis zum Totpunkt der Arbeitsraum druckentlastet wird. Durch diese Druckentlastung kann das Ablaufventil druckentlastet öffnen und der Kolben kann in seiner nachfolgenden Förderbewegung sein Schluckvolumen zum Tank ausschieben. Kurz vor dem äußeren Totpunkt wird dann das Ablaufventil durch Bestromen des entsprechenden Betätigungsmagneten geschlossen. Der verbleibende Hub des Kolbens bis äußeren Totpunkt wird dann zum Komprimieren des im Arbeitsraum eingeschlossenenIf the hydraulic machine is to be operated as a motor, the drain valve is closed by energizing an actuating magnet for driving a shaft connected to the swash plate and simultaneously opens the inlet valve. As a result, pressure medium can flow into the working space, so that the hydraulic energy of the pressure medium is converted by the axial displacement of the respective piston and the corresponding rotational movement of the swash plate into a rotational movement of the shaft and thus into mechanical energy. Shortly before the inner dead center, in which the respective piston has carried out the full swallowing movement, the inlet valve is closed, so that is relieved of pressure by the remaining residual stroke of the piston to the dead center of the working space. Through this pressure relief, the drain valve can open pressure relieved and the piston can push out in his subsequent conveying movement his swallow volume to the tank. Shortly before the outer dead center then the drain valve is closed by energizing the corresponding actuating magnet. The remaining stroke of the piston to outer dead center is then used to compress the trapped in the working space
Druckmittels benutzt, so dass das Zulaufventil bei Erreichen des äußeren Totpunkts druckentlastet öffnen kann. Durch diesen Ablauf ist gewährleistet, dass die Rückschlagventile im weitgehend druckausgeglichenen Zustand durch relativ geringe Betätigungsmagnetkräfte geschaltet werden können. Diese Ansteuerung ist aufgrund der geforderten Schaltdynamik notwendig.Used pressure medium, so that the inlet valve can open when pressure reaches the outer dead center. This process ensures that the check valves can be switched in the largely pressure-balanced state by relatively low actuating magnetic forces. This control is necessary due to the required switching dynamics.
Voraussetzung für diese Art der Steuerung (DDP-Prinzip (digital displacement pump)) ist, dass die niederdruck- und hochdruckseitigen Ventile mit hoher Dynamik geschaltet werden können, so dass die vorbeschriebenen Druckmittelströmungspfade sehr schnell abgesperrt oder zum Durchströmen frei gegeben werden können.A prerequisite for this type of control (DDP principle (digital displacement pump)) is that the low-pressure and high-pressure side valves can be switched with high dynamics, so that the above-described pressure fluid flow paths can be shut off very quickly or released to flow through.
In der US 7,077,378 B2 ist eine Ventilanordnung für eine derartige Hydromaschine gezeigt, bei der eine ringförmige Durchströmungsöffnung durch ein tassenförmiges Ventilelement verschlossen werden kann. Diese ringförmige Durchströmungsöffnung ist von einem inneren und einem äußeren Dichtsitz begrenzt, so dass die spezifische Flächenpressung an der Dichtkante gegenüber einem Ventilkegel vergleichsweise gering ist. Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist, dass aufgrund des komplexen Aufbaus des tassenförmigen Ventilelementes und dessen Führung und des mit einer ringförmigen Durchströmungsöffnung ausgeführten Ventilgehäuses der vorrichtungstechnische Aufwand zur Realisierung der Ventilanordnung erheblich ist.In the US 7,077,378 B2 a valve assembly for such a hydraulic machine is shown, in which an annular flow opening through a cup-shaped Valve element can be closed. This annular flow opening is bounded by an inner and an outer sealing seat, so that the specific surface pressure at the sealing edge with respect to a valve cone is comparatively low. A disadvantage of this known solution is that due to the complex structure of the cup-shaped valve element and its guide and the valve housing designed with an annular flow opening of the device-technical complexity for the realization of the valve assembly is considerable.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung besteht darin, dass der Strömungswiderstand beim Durchströmen der ringförmigen Durchströmöffnung und der Umströmung des tassenförmigen Ventilelementes vergleichsweise hoch ist, so dass der Wirkungsgrad der Hydromaschine vergleichsweise gering ist.Another disadvantage of the known solution is that the flow resistance when flowing through the annular flow opening and the flow around the cup-shaped valve element is comparatively high, so that the efficiency of the hydraulic machine is comparatively low.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung und eine ventilgesteuerte Hydromaschine zu schaffen, bei denen die eingangs beschriebenen Steuermodi mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand und hoher Dynamik realisierbar sind.In contrast, the invention has for its object to provide a valve assembly and a valve-controlled hydraulic machine, in which the control modes described above with low device complexity and high dynamics can be realized.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer ventilgesteuerten Hydromaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst.This object is achieved by a valve arrangement having the features of patent claim 1 and a valve-controlled hydraulic machine having the features of patent claim 18.
Erfindungsgemäß weist eine Ventilanordnung einen Schließkörper zum Verschließen einer Druckmitteldurchgangsöffnung auf. Der Schließkörper ist hierbei über einen ersten Verstellmechanismus verstellbar, so dass der Schließkörper einen Öffnungs- oder Schließhub durchführt. Über einen zweiten Verstellmechanismus ist der Schließkörper derart verstellbar, dass er einen Zusatzhub durchführt, womit ein Gesamthub des Schließkörpers größer oder kleiner als der alleine durch den ersten Verstellmechanismus bewirkte Hub ist.According to the invention, a valve arrangement has a closing body for closing a pressure medium passage opening. The closing body is in this case adjustable via a first adjusting mechanism, so that the closing body performs an opening or closing stroke. A second adjusting mechanism of the closing body is adjustable so that it performs an additional stroke, whereby a total stroke of the closing body is greater or smaller than the stroke caused solely by the first adjustment.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch den zusätzlichen Hub die Druckmitteldurchgangsöffnung erweitert ist und somit Strömungswiderstände beim Durchströmen der Druckmitteldurchgangsöffnung verkleinert werden. Des Weiteren ist ein äußerst einfacher Aufbau der Ventilanordnung ermöglicht.This solution has the advantage that the pressure medium passage opening is widened by the additional stroke and thus flow resistance in the Flow through the Druckmitteldurchgangsöffnung be reduced. Furthermore, an extremely simple construction of the valve arrangement is made possible.
Bei einer Variante kann der Zusatzhub des über den ersten Verstellmechanismus geöffneten Schließkörpers durch in Öffnungsrichtung auf den Schließkörper wirkende Strömungskräfte bewirkt sein.In one variant, the additional stroke of the closing body which is opened via the first adjusting mechanism can be effected by flow forces acting in the opening direction on the closing body.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schließkörper über den ersten Verstellmechanismus in Öffnungsrichtung von einer ersten Feder und in Schließrichtung von einer Magnetkraft eines Hubmagneten beaufschlagt.In an advantageous embodiment of the invention, the closing body is acted upon by the first adjusting mechanism in the opening direction by a first spring and in the closing direction by a magnetic force of a lifting magnet.
Der Schließkörper kann über den zweiten Verstellmechanismus in Schließrichtung von einer zweiten Feder beaufschlagt sein.The closing body can be acted upon by the second adjusting mechanism in the closing direction of a second spring.
Der Schließkörper ist beispielsweise fest mit einem aus einem Ventilgehäuse geführten und darin axial verschiebbar gelagerten Führungsstößel verbunden.The closing body is, for example, fixed to a guided from a valve housing and axially slidably mounted therein guide ram.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Führungsstößel in einer am Ventilgehäuse gleitend gelagerten axial verschiebbaren Ventilhülse aufgenommen. Die Ventilhülse kann zum Verstellen des Schließkörpers über den erstenIn a further embodiment of the invention, the guide tappet is received in an axially displaceable valve sleeve slidably mounted on the valve housing. The valve sleeve can be used to adjust the closing body over the first
Verstellmechanismus mit einer dem Schließkörper zuweisenden Stirnfläche an dem Schließkörper und mit einer von dem Schließkörper abweisenden Stirnfläche über eine zweite Feder an einem mit dem Führungsstößel verbundenen Stützteller abgestützt sein.Adjusting mechanism with a closing body facing end face on the closing body and be supported with a deflecting from the closing body end face via a second spring on a support plate connected to the support plate.
Zweckmäßig ist an einem schließkörperfemen Hülsenendbereich der Ventilhülse ein durch den Hubmagneten verschiebbarer und in etwa hohlzylindrischer Magnetanker angeordnet, der die Ventilhülse mit einem ersten Längsabschnitt fest umgreift und mit einem zweiten Längsabschnitt die zweite Feder und den Stützteller des Führungsstößels aufnimmt.Appropriately, a slidable by the solenoid and is arranged approximately in a hollow cylindrical armature on a Schließkörperfemen Hülsenendbereich the valve sleeve, which firmly surrounds the valve sleeve with a first longitudinal section and receives the second spring and the support plate of the guide plunger with a second longitudinal section.
Mit Vorteil stützt sich die erste Feder an dem Ventilgehäuse ab und spannt über den Magnetanker und die Ventilhülse den Schließkörper in Öffnungsrichtung vor. Die zweite Feder ist vorzugsweise dem zweiten Verstellmechanismus zugeordnet und spannt den Schließkörper über den Lagerteller und den Führungsstößel in Schließrichtung vor.Advantageously, the first spring is supported on the valve housing and biases the closing body in the opening direction via the magnet armature and the valve sleeve. The second spring is preferably associated with the second adjusting mechanism and biases the closing body over the bearing plate and the guide plunger in the closing direction.
Der Öffnungshub des ersten Verstellmechanismus ist beispielsweise durch einen an einer Hülsenmantelfläche der Ventilhülse ausgebildeten Anschlagsring begrenzt, wobei der Anschlagsring an einem am Ventilgehäuse angeordneten Gehäuseanschlag anschlagbar ist.The opening stroke of the first adjusting mechanism is limited, for example, by a stop ring formed on a sleeve lateral surface of the valve sleeve, wherein the stop ring can be abutted against a housing stop arranged on the valve housing.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Feder an dem Ventilgehäuse abgestützt und spannt über einer ersten Stirnfläche eines in etwa hohlzylindrischen und beidseitig verschlossenen Magnetankers diesen vor, wobei durch den Magnetanker der Führungsstößel in etwa axial hindurchgeführt ist und eine dritte Feder sich an einer zweiten Stirnfläche des Magnetankers abstützt und einen auf dem Führungsstößel axial verschiebbaren und an einem Gehäuseanschlag anschlagbaren Anschlagsring vorspannt, der über einen Mitnahmevorsprung an dem Führungsstößel bei einem Schließhub weg vom Gehäuseanschlag verschiebbar ist. Durch diese Lösung ist eine äußerst kompakte und einfach aufgebaute Ventilanordnung ermöglicht.In a further preferred embodiment of the invention, the first spring is supported on the valve housing and biases over a first end face of an approximately hollow cylindrical and sealed on both sides magnet armature, wherein the guide armature is guided approximately axially by the magnet armature and a third spring on a second end face of the magnet armature is supported and biases an axially displaceable on the guide plunger and engageable on a housing stop stop ring, which is displaceable over a driving projection on the guide plunger in a closing stroke away from the housing stop. This solution allows an extremely compact and simply constructed valve arrangement.
Vorteilhafter Weise stützt sich die zweite Feder im Magnetanker an einer in die gleiche Richtung wie die erste Stirnfläche weisenden ersten Innenfläche ab und spannt einen in dem Magnetanker angeordneten und fest mit dem Führungsstößel verbundenen Stützteller vor, wobei der Stützteller bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub des zweiten Verstellmechanismus sich an einer der ersten Innenfläche gegenüberliegenden zweiten Innenfläche des Magnetankers abstützt.Advantageously, the second spring in the magnet armature is supported on a first inner surface facing in the same direction as the first end face and biases a support plate arranged in the magnet armature and firmly connected to the guide tappet, wherein the support disk is engaged in a non-executed additional stroke of the second adjustment mechanism is supported on a second inner surface of the magnet armature opposite the first inner surface.
Bei einer einfachen Ausführungsform ist der Schließkörper axial auf einem aus einem Ventilgehäuse geführten Endabschnitt eines in dem Ventilgehäuse axial verschiebbar gelagerten Führungsstößels verschiebbar geführt. Der Endabschnitt des Führungsstößels kann dabei im Führungsbereich des Schließkörpers radial zurückgestuft sein, wodurch zwei Ringflächen gebildet sind. Zweckmäßig kann es sein, wenn der Schließkörper bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub des zweiten Verstellmechanismus an der dem Ventilgehäuse abweisenden ersten Ringfläche mit einer Anschlagsfläche anschlägt und über die zweite Feder vorgespannt ist, die sich an der zweiten Ringfläche abstützt und den Schließkörper über eine von der Anschlagsfläche abweisenden Stützfläche vorspannt.In a simple embodiment, the closing body is displaceably guided axially on an end section, guided from a valve housing, of a guide plunger axially displaceably mounted in the valve housing. The end portion of the guide plunger can be radially stepped back in the guide region of the closing body, whereby two annular surfaces are formed. It may be expedient if the closing body strikes against a stop surface on the first annular surface, which deflects the valve housing, and is biased by the second spring, which is supported on the second annular surface and the closing body via one of the stop surface when the second adjusting mechanism is not executed biases repellent support surface.
In weiterer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels stützt sich die erste Feder an dem Ventilgehäuse ab und spannt einen mit dem Führungsstößel fest verbundenen Magnetanker vor in Öffnungsrichtung vor, wobei ein fest mit dem Führungsstößel verbundener Anschlagsring an einem Gehäuseanschlag anliegt.In a further embodiment of the embodiment, the first spring is supported on the valve housing and biases a fixedly connected to the guide plunger armature in front in the opening direction, wherein a fixedly connected to the guide plunger stopper ring rests against a housing stop.
Mit Vorteil hat eine ventilgesteuerte Hydromaschine eine Ventilanordnung, bei der die zweite Feder in einem von dem Schließköφer verschließbaren Förderraum der Hydromaschine angeordnet ist und sich an einer im Förderraum ausgebildeten Abstützeinrichtung abstützt und den Schließkörper vorspannt.Advantageously, a valve-controlled hydraulic machine has a valve arrangement in which the second spring is arranged in a closable by the Schließköφer delivery chamber of the hydraulic machine and is supported on a support means formed in the pumping support and biases the closing body.
Vorzugsweise hat eine ventilgesteuerte Hydromaschine eine wie oben erläuterte Ventilanordnung.Preferably, a valve-controlled hydraulic machine has a valve arrangement as explained above.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine stark schematisierte Darstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips einer ventilgesteuerte Hydromaschine mit veränderbarem Schluck-/ Fördervolumen;Figure 1 is a highly schematic representation for explaining the principle of operation of a valve-controlled hydraulic machine with variable displacement / delivery volume;
Figur 2a ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrisch betätigbaren Rückschlagventils einer Hydromaschine gemäß Figur 1 in Öffnungsstellung; Figur 2b das Rückschlagventil aus Figur 2a in Öffnungsstellung mit einem Zusatzhub;2a shows a first embodiment of an electrically actuated check valve of a hydraulic machine according to Figure 1 in the open position; Figure 2b, the check valve of Figure 2a in the open position with an additional stroke;
Figur 2c das Rückschlagventil aus Figur 2a und 2b in Schließstellung;Figure 2c, the check valve of Figure 2a and 2b in the closed position;
Figur 3a ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektrisch betätigbaren Rückschlagventils einer Hydromaschine gemäß Figur 1 in Öffnungsstellung;3a shows a second embodiment of an electrically operated check valve of a hydraulic machine according to Figure 1 in the open position;
Figur 3b das Rückschlagventil aus Figur 3a in Öffnungsstellung mit einem Zusatzhub;Figure 3b, the check valve of Figure 3a in the open position with an additional stroke;
Figur 3c das Rückschlagventil aus Figur 3a und 3b in Schließstellung;Figure 3c, the check valve of Figure 3a and 3b in the closed position;
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Rückschlagventils in Schließstellung; undFigure 4 shows a third embodiment of a check valve in the closed position; and
Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Rückschlagventils in Schließstellung.Figure 5 shows a fourth embodiment of a check valve in the closed position.
Im Folgenden wird zunächst anhand Figur 1 das Funktionsprinzip einer ventilgesteuerten Hydromaschine 1 erläutert, deren Förder-/Schluckvolumen digital verstellbar ist (DDP). Die beschriebene Hydromaschine 1 ist als Axialkolbenmaschine in Taumelscheibenbauweise ausgeführt, wobei Figur 1 eine sehr stark vereinfachte Abwicklung einer derartigen Hydromaschine 1 in Axialkolbenbauweise zeigt. Im Folgenden werden dabei nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauelemente erläutert. Hinsichtlich detaillierterer Ausführungen wird auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen. Bei der folgenden Beschreibung ist die erfindungsgemäße Hydromaschine 1 als Hydromotor ausgeführt, prinzipiell gelten die Ausführungen zum Hydromotor jedoch auch entsprechend für eine Pumpe mit verstellbarem Fördervolumen.The functional principle of a valve-controlled hydraulic machine 1 whose delivery / displacement volume is digitally adjustable (DDP) will first be explained below with reference to FIG. The hydraulic machine 1 described is designed as a swash plate type axial piston machine, wherein FIG. 1 shows a very simplified development of such a hydraulic machine 1 in an axial piston construction. In the following, only the components essential for understanding the invention will be explained. For more detailed information, reference is made to the above-mentioned prior art. In the following description, the hydraulic machine 1 according to the invention is designed as a hydraulic motor, in principle, however, the statements on the hydraulic motor also apply correspondingly to a pump with an adjustable delivery volume.
Gemäß der schematischen Darstellung in Figur 1 hat die Hydromaschine 1 einen Zylinder 2, in dem eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 4 ausgebildet sind, in denen jeweils ein Kolben 6 axial verschiebbar geführt ist. Jeder der Kolben 6 begrenzt mit der Zylinderbohrung 4 einen Arbeitsraum 8, dessen Volumen vom Hub der Kolben 6 abhängig ist. Die Kolben 6 sind über jeweils einen Kolbenschuh 10 an einer schräg gestellten Taumelscheibe abgestützt, die mit einer Abtriebswelle 12 verbunden ist. In der Darstellung gemäß Figur 1 ist die aufgrund der Rotation der Taumelscheibe gebildete Steuerkurve 14 dargestellt, die die Drehwinkelabhängigkeit des Kolbenhubs und damit des Volumens des jeweiligen Arbeitsraums wiedergibt. Wie in Figur 1 rechts dargestellt, ist jeder Arbeitsraum 8 über ein Zulaufventil 16 mit einer allen Arbeitsräumen 8 gemeinsamen Zulaufleitung 18 verbunden, die mit einem Systemoder Hochdruck beaufschlagt ist. Dieser Hochdruck kann beispielsweise über eine Pumpe 20 erzeugt werden.According to the schematic representation in FIG. 1, the hydraulic machine 1 has a cylinder 2, in which a multiplicity of cylinder bores 4 are formed, in each of which a piston 6 is guided in an axially displaceable manner. Each of the piston 6 limited with the Cylinder bore 4 a working space 8, whose volume is dependent on the stroke of the piston 6. The pistons 6 are supported via a respective piston shoe 10 on an inclined swash plate, which is connected to an output shaft 12. In the illustration according to FIG. 1, the control curve 14 formed on account of the rotation of the swash plate is shown, which reproduces the rotational angle dependence of the piston stroke and thus of the volume of the respective working space. As shown on the right in FIG. 1, each working space 8 is connected via an inlet valve 16 to a supply line 18 which is common to all work spaces 8 and which is supplied with a system or high pressure. This high pressure can be generated for example via a pump 20.
Jeder Arbeitsraum 8 ist des Weiteren über ein Ablaufventil 22 mit einer ebenfalls allen Arbeitsräumen 8 gemeinsamen Ablaufleitung 24 verbunden, die in einen Tank 26 einmündet.Each working space 8 is further connected via a drain valve 22 with a likewise all working spaces 8 common drain line 24, which opens into a tank 26.
Wie bereits eingangs erläutert, sind die AblaufVentile 22 und die ZuJaufventile 16 jeweils als elektrisch entsperrbare bzw. sperrbare Rückschlagventile ausgeführt. Das Zulaufventil 16 ist über eine nicht dargestellte Feder in seiner dargestellten Grundposition in eine Schließposition vorgespannt und lässt sich durch Bestromen eines Betätigungsmagneten 28 in eine Öffnungsstellung bringen, so dass dasAs already explained at the outset, the drain valves 22 and the inlet valves 16 are each designed as electrically releasable or lockable non-return valves. The inlet valve 16 is biased by a spring, not shown, in its illustrated basic position in a closed position and can bring by energizing an actuating magnet 28 in an open position, so that the
Druckmittel aus der Zulaufleitung 18 in den jeweiligen Arbeitsraum 8 einströmen kann. Das Ablaufventil 22 ist in seiner dargestellten Grundposition über eine Feder in eine Öffnungsstellung vorgespannt. Durch Bestromen eines Betätigungsmagneten 30 lässt sich dieses Ablaufventil 22 in eine Sperrposition bringen, in der das Druckmittel nicht aus dem Arbeitsraum 8 abströmen kann.Pressure medium from the supply line 18 can flow into the respective working space 8. The drain valve 22 is biased in its illustrated basic position via a spring in an open position. By energizing an actuating magnet 30, this drain valve 22 can be brought into a blocking position in which the pressure medium can not flow out of the working space 8.
Die Ansteuerung der Betätigungsmagneten 28, 30 erfolgt über eine Steuereinheit 34, über die die eingangs beschriebenen Modi (füll mode, partial mode und idle mode) einstellbar sind, so dass das Schluckvolumen der Hydromaschine 1 stufenlos verstellbar ist, wobei durch geeignete Ansteuerung der Ventile 16, 22 auch die Pulsation auf ein Minimum absenkbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispie) erfolgt die Ansteuerung der Ventile 16, 22 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebswelle 12, die über einen Drehzahlaufnehmer 36 erfasst und über eine Signalleitung an die Steuereinheit 34 gemeldet wird. Prinzipiell können selbstverständlich auch andere Kenndaten, wie beispielsweise das auf die Abtriebswelle 12 wirkende Drehmoment oder das Schluckvolumen der Hydromaschine 1 bei der Ansteuerung der Ventile 16, 22 berücksichtigt werden.The control of the actuating magnet 28, 30 via a control unit 34, via which the modes described above (fill mode, partial mode and idle mode) are adjustable, so that the displacement of the hydraulic machine 1 is infinitely adjustable, with suitable control of the valves 16 , 22 also the pulsation can be lowered to a minimum. In the illustrated Ausführungsbeispie ) , the control of the valves 16, 22 in response to the rotational speed of the output shaft 12, which is detected by a Drehzahlaufnehmer 36 and via a Signal line is reported to the control unit 34. In principle, other characteristic data, such as, for example, the torque acting on the output shaft 12 or the displacement of the hydraulic machine 1 in the control of the valves 16, 22, can of course also be taken into account.
Figur 2a zeigt den Grundaufbau eines Rückschlagventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das beim Hydromotor gemäß Figur 1 dem Ablaufventil entspricht. Bei einer Hydropumpe ist das Ventil 22 das Zulauf- oder Saugventil 22, wovon in den folgenden Figurenbeschreibungen ausgegangen wird.Figure 2a shows the basic structure of a check valve according to a first embodiment, which corresponds to the drain valve in the hydraulic motor according to FIG. In a hydraulic pump, the valve 22 is the inlet or suction valve 22, which is assumed in the following figure descriptions.
Das Saugventil 22 hat ein durch eine erste Feder 38 in eine Öffnungsstellung vorgespanntes Ventilelement 40, das sich mittels eines Betätigungsmagneten 30 in Schließstellung gegen einen Ventilsitz 42 bewegen lässt, so dass ein ringförmige Druckmitteldurchgangsöffnung bzw. ein Durchflussquerschnitt 43 abgesperrt ist (siehe Figur 2c). Die Feder 38 ist an einer Gehäuseinnenfläche 44 eines Ventilgehäuses 46 abgestützt.The suction valve 22 has a valve element 40, which is biased by an initial spring 38 into an open position and which can be moved in the closed position against a valve seat 42 by means of an actuating magnet 30, so that an annular pressure medium passage opening or flow cross section 43 is shut off (see FIG. 2c). The spring 38 is supported on a housing inner surface 44 of a valve housing 46.
Das Saugventil 22 ist als sogenanntes „Tellerventil" ausgeführt, wobei das Ventilelement 40 einen den Ventilsitz 42 durchsetzenden axialen Führungsstößel 48 und einen daran befestigten Schließkörper 50 hat. Dieser Schließkörper 50 ist alsThe suction valve 22 is designed as a so-called "poppet valve", wherein the valve element 40 has an axial guide tappet 48 passing through the valve seat 42 and a closing body 50 attached thereto
Kegelstumpf ausgeführt, wobei an den seitlichen Kegelflächen eine umlaufende, schräg angestellte Dichtfläche 52 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 42 ist entsprechend ausgeformt, so dass eine dichte Anlage im Schließzustand (Figur 2c) gewährleistet ist. Der Fühmngsstößel 48 ist femer in einer in etwa hohlzylindrischen Ventilhülse 54 axial gleitend aufgenommen. Diese wird dabei in dem Ventilgehäuse 46 ebenfalls axial gleitend gelagert und liegt mit einer ersten dem Schließkörper 50 zugewandten Stirnfläche 56 an dem Schließkörper 50 in etwa an. An einer von dem Schließkörper 50 abgewandten zweiten Stirnfläche 58 der Ventilhülse 54 ist eine zweite Feder 60 abgestützt, wobei die zweite Feder 60 einen Stützteller 62 mit Federkraft beaufschlagt, der am dem Schließkörper 50 abgewandten Endbereich des Führungsstößels 48 ausgebildet ist, wodurch der Schließkörper 50 über den Führungsstößel 48 und den Stützteller 62 gegen die zweite Stirnfläche 56 der Ventilhülse 54 vorgespannt ist. Die Ventilhülse 54 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel von einem hohlzylindrischen Magnetanker 64 fest umgriffen, der mit der Federkraft der zweiten Feder 38 in Richtung der in der Figur 2a dargestellten Öffnungsposition beaufschlagt ist. Der Magnetanker 64 umschließt dabei mit einem ersten Längsabschnitt die Ventilhülse 54 und nimmt mit einem zweiten Längsabschnitt die zweite Feder 60 und den Stützteller 62 des Führungsstößels 48 auf. Der Magnetanker 64 ist abschnittsweise von einerRunning truncated cone, wherein on the lateral conical surfaces a circumferential, obliquely adjusted sealing surface 52 is formed. The valve seat 42 is shaped accordingly, so that a tight contact in the closed state (Figure 2c) is ensured. The Fühmngsstößel 48 is further accommodated axially slidably in an approximately hollow cylindrical valve sleeve 54. This is also axially slidably mounted in the valve housing 46 and is located with a first closing body 50 facing end face 56 on the closing body 50 in approximately. On a side facing away from the closing body 50 second end face 58 of the valve sleeve 54, a second spring 60 is supported, wherein the second spring 60 acts on a support plate 62 with spring force, which is formed on the closing body 50 opposite end portion of the guide tappet 48, whereby the closing body 50 via the guide tappet 48 and the support plate 62 is biased against the second end face 56 of the valve sleeve 54. The valve sleeve 54 is in the illustrated embodiment of a hollow cylindrical Armature 64 firmly embraced, which is acted upon by the spring force of the second spring 38 in the direction of the opening position shown in Figure 2a. The magnet armature 64 encloses the valve sleeve 54 with a first longitudinal section and receives the second spring 60 and the support plate 62 of the guide tappet 48 with a second longitudinal section. The armature 64 is partially of a
Magnetspule 66 eines Betätigungsmagneten bzw. Hubmagneten umgriffen, die in das Ventilgehäuse 46 aufgenommen ist.Magnetic coil 66 of an actuating magnet or solenoid embraced, which is accommodated in the valve housing 46.
Benachbart zum Magnetanker 64 ist an der Ventilhülse 54 ein Anschlagsring bzw. ein Polring 68 aus magnetisierbarem Material befestigt. Dieser sitzt in der federvorgespannten Grundposition auf einem Gehäuseanschlag bzw. Permanentmagneten 70 auf, so dass die Ventilhülse 54 und mit dieser das Ventilelement 40 durch die Kraft des Permanentmagneten 70 und die Vorspannung der ersten Feder 38 in der Öffnungsstellung gehalten wird. Druckmittel kann somit über den ringförmigen Durchströmungsquerschnitt 43 in den Arbeitsraum 8 aus Figur 1 einströmen.Adjacent to the armature 64, a stop ring or a pole ring 68 of magnetizable material is attached to the valve sleeve 54. This sits in the spring-biased home position on a housing stop or permanent magnet 70, so that the valve sleeve 54 and with this the valve member 40 is held by the force of the permanent magnet 70 and the bias of the first spring 38 in the open position. Pressure medium can thus flow through the annular flow cross-section 43 in the working space 8 of Figure 1.
Figur 2b zeigt das Saugventil 22 in einer Stellung, bei der der Schließkörper 50 einen Zusatzhub ausführt, was im Folgenden näher erläutert ist. Infolge eines Saugvorgangs der Hydropumpe strömt Druckmittel durch denFIG. 2b shows the suction valve 22 in a position in which the closing body 50 carries out an additional stroke, which is explained in more detail below. As a result of a suction process of the hydraulic pump pressure fluid flows through the
Durchströmungsquerschnitt 43, wobei Strömungskräfte auf den Schließkörper 50 in Öffnungsrichtung wirken. Überschreiten die auf den Schließkörper 50 wirkenden Strömungskräfte die Federkraft der zweiten Feder 60, so wird diese über den Stützteller 62, den Führungsstößel 48 und den Schließkörper 50 gespannt und der Schließkörper 50 führt einen Zusatzhub h aus. Durch diesen Zusatzhub h ist derFlow cross-section 43, wherein flow forces acting on the closing body 50 in the opening direction. If the flow forces acting on the closing body 50 exceed the spring force of the second spring 60, then this is tensioned via the support plate 62, the guide tappet 48 and the closing body 50, and the closing body 50 carries out an additional stroke h. By this additional stroke h is the
Durchströmungsquerschnitt 43 vergrößert, wobei der Strömungswiderstand sinkt und der Arbeits- bzw. Förderraum 8 aus Figur 1 während der Saugphase der Hydropumpe bestmöglich befüllt wird. Werden die auf den Schließkörper 50 wirkenden Strömungskräfte geringer als die Federkraft der zweiten Feder 60, so wird der Schließkörper 50 über den Führungsstößel 48 und den Stützteller 62 von der zweiten Feder 60 in Schließrichtung verschoben, bis der Schließkörper 50 an der ersten Stirnfläche 56 der Ventilhülse 54 anliegt. Gemäß der Darstellung in Figur 2c wird zum Verschließen desThroughflow cross section 43 increases, wherein the flow resistance decreases and the working or delivery chamber 8 of Figure 1 is filled as best as possible during the suction phase of the hydraulic pump. If the flow forces acting on the closing body 50 are less than the spring force of the second spring 60, the closing body 50 is displaced in the closing direction via the guide tappet 48 and the support plate 62 by the second spring 60 until the closing body 50 contacts the first end face 56 of the valve sleeve 54 is present. As shown in Figure 2c is for closing the
Durchströmungsquerschnitts 43 die Magnetspule 66 bestromt und der Magnetanker 64 nach oben in Figur 2c bewegt, wobei der magnetische Fluss von der Magnetspule 66 über die angrenzenden Gehäusewandungen, durch den Polring 68 hindurch über die Ventilhülse 54 und den Magnetanker 64 und dann wieder über die benachbarten Gehäusewandungen zurück zur Magnetspule 66 erfolgt. Dabei wird der Magnetanker 64 gegen die Federkraft der ersten Feder 38 und gegen die Kraft des Permanentmagneten 70 verschoben, bis die schräg angestellte Dichtfläche 52 des Schließkörpers 50 in dichtender Anlage an den Ventilsitz 42 gelangt ist, so dass der ringförmige Durchströmungsquerschnitt 43 abgesperrt ist.Flowed through the cross-section 43, the magnetic coil 66 and the magnet armature 64 moves upward in Figure 2c, wherein the magnetic flux from the magnetic coil 66 via the adjacent housing walls, through the pole ring 68 through the valve sleeve 54 and the armature 64 and then again over the adjacent housing walls back to the solenoid 66 is done. In this case, the magnet armature 64 is displaced against the spring force of the first spring 38 and against the force of the permanent magnet 70 until the obliquely employed sealing surface 52 of the closing body 50 is in sealing contact with the valve seat 42, so that the annular flow cross-section 43 is shut off.
Die Federkraft der zweiten Feder 60 aus den Figuren 2a - c wird primär durch zwei gegenläufige Zielvorgaben bestimmt. Einerseits sollte die Federkraft möglichst gering sein und beispielsweise kleiner als ein durch die Druckmittelströmung auf den Schließkörper 50 wirkender Öffnungsdruck von 0,3 bar sein, damit während der Saugphase der Durchströmungsquerschnitt 43 durch den Zusatzhub h bei geringen Strömungskräften weiter geöffnet wird, damit der Förderraum 8 der Hydropumpe 1 aus Figur 1 während der Saugphase bestmöglich und schnell befüllt wird. Andererseits sollte die Federkraft der zweiten Feder 60 möglichst groß sein, damit der Schließkörper 50 im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 6 aus Figur 1 schnell schließt, um Rückströmverluste zu minimieren. Typische Federkräfte der zweiten Feder 60 bzw. Öffnungsdrücke entsprechen je nach Größe und Drehzahl der Hydropumpe 1 aus Figur 1 einem Öffnungsdruck zwischen 0,3 und 1 bar.The spring force of the second spring 60 of Figures 2a - c is determined primarily by two opposing targets. On the one hand, the spring force should be as low as possible and, for example, smaller than an opening pressure of 0.3 bar acting on the closing body 50 by the pressure fluid flow, so that the throughflow cross section 43 is further opened by the additional stroke h at low flow forces during the suction phase, so that the delivery chamber 8 the hydraulic pump 1 of Figure 1 is best and quickly filled during the suction phase. On the other hand, the spring force of the second spring 60 should be as large as possible, so that the closing body 50 closes quickly in the region of the bottom dead center of the piston 6 of Figure 1 in order to minimize Rückströmverluste. Depending on the size and speed of the hydraulic pump 1 from FIG. 1, typical spring forces of the second spring 60 or opening pressures correspond to an opening pressure of between 0.3 and 1 bar.
Durch das Saugventil 22 aus den Figuren 2a - c ist der erforderliche Hub desBy the suction valve 22 of Figures 2a - c is the required stroke of the
Magnetankers 64 zum Schließen des Durchströmungsquerschnitts 43 über den Schließkörper 50 deutlich verkleinert, da der Zusatzhub über die Federkraft der zweiten Feder 60 geleistet ist. Hierdurch sind somit kleinere Magnetströme und eine geringere Magnetkraft zum Schließen des Saugventils 22 notwendig.Magnetankers 64 for closing the flow cross-section 43 on the closing body 50 significantly reduced, since the additional stroke is made on the spring force of the second spring 60. As a result, smaller magnetic currents and a lower magnetic force for closing the suction valve 22 are thus necessary.
Die erste Feder 38 und der Magnetanker 64 bilden dabei einen ersten Verstellmechanismus und die zweite Feder 60 und die Strömungskräfte in Figur 2b des Druckmittels einen zweiten Verstellmechanismus. Durch den Zusatzhub h in Figur 2b ist beispielsweise ein Bypassventil zur Vergrößerung eines Durchströmungsquerschnitts nicht mehr notwendig.The first spring 38 and the armature 64 thereby form a first adjusting mechanism and the second spring 60 and the flow forces in Figure 2b of the pressure medium, a second adjusting mechanism. By the additional stroke h in Figure 2b, for example, a bypass valve to increase a flow cross-section is no longer necessary.
Figur 3a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Saugventils 22, das als wesentlichen Unterschied zur Figur 2a keine Ventilhülse 54 aufweist. Der Magnetanker 64 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch und geschlossen ausgeführt, wobei der Führungsstößel 48 durch diesen axial verschiebbar hindurchgeführt ist. Der Magnetanker 64 wird dabei über die erste Feder 38, die an seiner ersten, dem Schließkörper 50 abgewandten Stirnfläche 72 angreift und über eine dritte Feder 74, die an seiner zweiten Stirnfläche 76 angreift, in einer Öffnungsstellung des Saugventils 22 gehalten, wobei sich die erste Feder 38 am Ventilgehäuse 46 und die dritte Feder 74 an dem auf dem Führungsstößel 48 axial verschiebbar gelagerten Polring 68 abstützt. Der Magnetanker 64 weist weiter zwei Innenflächen 78, 80 auf, wobei an der ersten dem Schließkörper 50 zugewandten Innenfläche 78 der mit dem Führungsstößel 48 verbundene Stützteller 62 bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub h (vergleiche mit Figur 3b) anliegt, der in dieser Position durch die zweite Feder 60, die zwischen diesem und der zweiten, dem Schließkörper 50 abgewandten Innenfläche 80 des Magnetankers 64 gespannt ist, gehaltert wird.FIG. 3 a shows a second exemplary embodiment of the suction valve 22 which, as an essential difference from FIG. 2 a, has no valve sleeve 54. The armature 64 is designed substantially hollow cylindrical and closed, wherein the guide tappet 48 is passed through this axially displaceable. The magnet armature 64 is thereby held in an open position of the suction valve 22 via the first spring 38, which acts on its first end face 72 facing away from the closing body 50 and via a third spring 74, which acts on its second end face 76, wherein the first Spring 38 on the valve housing 46 and the third spring 74 on the axially displaceably mounted on the guide tappet 48 pole ring 68 is supported. The magnet armature 64 further has two inner surfaces 78, 80, wherein at the first closing surface 50 facing inner surface 78 of the guide tappet 48 connected to the support plate 62 at a non-executed additional stroke h (compare with Figure 3b) is applied, in this position by the second spring 60, which is clamped between this and the second, the closing body 50 facing away from inner surface 80 of the armature 64 is supported.
Figur 3b zeigt das Saugventil 22 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, in einer geöffneten Stellung mit dem Zusatzhub h. Durch die auf den Schließkörper 50 wirkenden Strömungskräfte wird, wenn die in Öffnungsrichtung wirkende Strömungsresultierende der Strömungskräfte die Federkraft der zweiten Feder 60 übersteigen, über den Schließkörper 50, dem Führungsstößel 48 und dem Stützteller 62 die zweite Feder 60 gespannt, wodurch ein Zusatzhub h erfolgt und der Durchströmungsquerschnitt 43 weiter geöffnet ist. Der Magnetanker 64 wird über die dritte Feder 74 in einer in etwa gleichbleibenden Position gehalten.Figure 3b shows the suction valve 22 according to the second embodiment, in an open position with the additional stroke h. By acting on the closing body 50 flow forces when the flow acting in the opening direction of the flow forces exceed the spring force of the second spring 60, via the closing body 50, the guide tappet 48 and the support plate 62, the second spring 60 is tensioned, whereby an additional stroke h takes place and the flow cross section 43 is opened further. The armature 64 is held by the third spring 74 in an approximately constant position.
Sobald die auf den Schließkörper 50 in Öffnungsrichtung wirkendenOnce acting on the closing body 50 in the opening direction
Strömungskräfte sinken und die Federkraft der zweiten Feder 60 größer als die Strömungskräfte ist, wird der Stützteller 62, der Führungsstößel 48 und der Schließkörper 50 in Schließrichtung bewegt, bis der Stützteller 62 an der ersten Innenfläche 78 des Magnetankers 64 in etwa anliegt (siehe Figur 3a).Flow forces decrease and the spring force of the second spring 60 is greater than the flow forces, the support plate 62, the guide tappet 48 and the Closing member 50 is moved in the closing direction until the support plate 62 on the first inner surface 78 of the magnet armature 64 approximately abuts (see Figure 3a).
In der Figur 3c wird zum Schließen des Durchströmungsquerschnitt 43 aus Figur 3b die Magnetspule 66 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel in Figur 2c bestromt. Der Magnetanker 64 bewegt sich dabei in Schließrichtung und nimmt die sich an der zweiten Innenfläche 80 des Magnetankers 64 abstützende zweite Feder 60, den über diese vorgespannten Stützteller 62 und damit den Führungsstößel 48 und den Schließkörper 50 mit, bis der Schließkörper 50 mit der Dichtfläche 52 an dem Ventilsitz 42 in etwa anliegt. Bei der Bewegung des Führungsstößels 48 in Schließrichtung wird über einen an diesem ausgebildeten Mitnahmevorsprung 82 der Polring 68 mitgeführt. Der Mitnahmevorsprung 82 liegt dabei bei geöffnetem Saugventil 22 ohne Zusatzhub, siehe Figur 3a, in etwa an dem Polring 68 an.In FIG. 3c, the magnetic coil 66 according to the first exemplary embodiment in FIG. 2c is energized to close the flow cross-section 43 from FIG. 3b. The magnet armature 64 thereby moves in the closing direction and takes on the second inner surface 80 of the magnet armature 64 supporting second spring 60, the biased about this support plate 62 and thus the guide plunger 48 and the closing body 50 until the closing body 50 with the sealing surface 52nd approximately abuts the valve seat 42. During the movement of the guide tappet 48 in the closing direction, the pole ring 68 is carried along via a driving projection 82 formed on it. The driving projection 82 is in this case open suction valve 22 without additional stroke, see Figure 3a, approximately at the pole ring 68 at.
Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Saugventils 22 in Schließstellung, wobei der zweite Verstellmechanismus mit der zweiten Feder 60 außerhalb des Ventilgehäuses 46 angeordnet ist. Der Führungsstößel 48 ist in dem Ventilgehäuse 46 geführt und mit dem Magnetanker 64 fest verbunden, wobei der Magnetanker 64 wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit einer Federkraft der ersten Feder 38 in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Ferner ist mit dem Führungsstößel 48 der Polring 68 fest verbunden.Figure 4 shows a third embodiment of the suction valve 22 in the closed position, wherein the second adjusting mechanism is arranged with the second spring 60 outside of the valve housing 46. The guide tappet 48 is guided in the valve housing 46 and fixedly connected to the armature 64, wherein the armature 64 is acted upon in the opening direction as in the preceding embodiments with a spring force of the first spring 38. Furthermore, with the guide tappet 48 of the pole ring 68 is firmly connected.
Ein Schließkörperführungsstößel 85, der einen verminderten Querschnitt im Vergleich zum Führungsstößel 48 aufweist, ist außerhalb des Ventilgehäuses 46 im Wesentlichen koaxial mit dem Führungsstößel 48 verbunden und weist an seinem in dem Arbeitsraum 8 aus Figur 1 angeordneten Endbereich einen Stützteller 86 auf.A closing body guide tappet 85, which has a reduced cross section in comparison to the guide tappet 48, is connected to the guide tappet 48 substantially coaxially outside the valve housing 46 and has a support plate 86 at its end region arranged in the working space 8 from FIG.
An dem Schließkörperführungsstößel 85 ist der in etwa glockenförmig ausgebildete Schließkörper 50 entlang seiner Längsachse axial verschiebbar geführt. Der Schließkörper 50 ist dabei mit einer oberen Stirnfläche 88 bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub des Saugventils 22 leicht von einer Ringfläche 90 des Ventilgehäuses 46 beabstandet, damit der Schließkörper 50 nicht überbestimmt ist und mit der Dichtfläche 52 auf dem Ventilsitz 42 im geschlossenen Zustand des Ablaufventils 22 anliegt. Der Schließkörper 50 ist hierbei über die zweite Feder 60, die zwischen dem Stützteller 86 des Schließkörperführungsstößels 85 und einer dem Stützteller 86 zuweisenden Innenfläche 91 einer becherförmigen Federaufnahme 92 des Schließkörpers 50 gespannt ist, in Schließrichtung vorgespannt.On the Schließkörperführungsstößel 85 of approximately bell-shaped closing body 50 is guided axially displaceable along its longitudinal axis. The closing body 50 is slightly spaced from an annular surface 90 of the valve housing 46 with an upper end surface 88 at a non-executed additional stroke of the suction valve 22 so that the closing body 50 is not overdetermined and with the sealing surface 52 on the valve seat 42 in the closed state of Drain valve 22 is present. The closing body 50 is biased in the closing direction via the second spring 60, which is stretched between the support plate 86 of the closing body guide tappet 85 and an inner surface 91 of a cup-shaped spring receptacle 92 of the closing body 50 facing the support plate 86.
Zum Öffnen des Saugventils 22 wird die Bestromung der Magnetspule 66 unterbrochen, wobei die erste Feder 38 den Führungsstößel 48 über den Magnetanker 64 in Öffnungsrichtung verschiebt, bis der Polring 68 an dem Permanentmagneten 70 in etwa anliegt. Übersteigen im geöffneten Zustand des Saugventils 22 die Strömungskräfte die Federkraft der zweiten Feder 60, so wird diese über die Innenfläche 91 des Schließkörpers 50 in Öffnungsrichtung gespannt und der Schließkörper 50 führt einen Zusatzhub aus.To open the suction valve 22, the energization of the solenoid 66 is interrupted, wherein the first spring 38 shifts the guide plunger 48 via the armature 64 in the opening direction until the pole ring 68 abuts the permanent magnet 70 in approximately. If the flow forces exceed the spring force of the second spring 60 in the opened state of the suction valve 22, this is stretched over the inner surface 91 of the closing body 50 in the opening direction and the closing body 50 performs an additional stroke.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 bietet einen besonderen Vorteil. Die Feder 60 kann so ausgelegt werden, dass der Schließkörper 50 einerseits und derThe embodiment of Figure 4 offers a special advantage. The spring 60 can be designed so that the closing body 50 on the one hand and the
Führungsstößel 48 und der Anker 64 andererseits mechanisch entkoppelt sind und durch die Feder eine Dämpfwirkung erzielt wird. Dadurch kann die mechanische Belastung des Führungsstößels 48 und des Ankers 64 beim Schließen des Ventils gering gehalten werden.Guide ram 48 and the armature 64 on the other hand are mechanically decoupled and a damping effect is achieved by the spring. As a result, the mechanical load on the guide tappet 48 and the armature 64 when closing the valve can be kept low.
Figur 5 zeigt in einer schematischen Darstellung ein viertens Ausführungsbeispiel des Saugventils 22 in einer geschlossenen Stellung bei bestromter Magnetspule 66. Die zweite Feder 60 des zweiten Verstellmechanismus ist dabei in dem Förderraum 8 der Hydromaschine 1 aus Figur 1 angeordnet und spannt den Schließkörper 50 in Richtung des Führungsstößels 48 und somit in Schließrichtung des Saugventils 22 vor, wobei sich die zweite Feder 60 an einer im Förderraum 8 ausgebildeten Abstützeinrichtung 92 abstützt und über eine erste dem Führungsstößel 48 abweisenden Stirnfläche 94 den Schließkörper 50 vorspannt. Mit einer zweiten Stirnfläche 96 liegt der Schließkörper 50 in etwa an dem Führungsstößel 48 und dem Ventilsitz 42 an.FIG. 5 shows a schematic illustration of a fourth exemplary embodiment of the suction valve 22 in a closed position when the magnet coil 66 is energized. The second spring 60 of the second adjusting mechanism is arranged in the delivery chamber 8 of the hydraulic machine 1 of FIG. 1 and biases the closing body 50 in the direction of the Guide plunger 48 and thus in the closing direction of the suction valve 22, wherein the second spring 60 is supported on a support means 8 formed in the support chamber 92 and the first 50 the guide plunger 48 repellent end face 94 biases the closing body 50. With a second end face 96, the closing body 50 abuts approximately on the guide tappet 48 and the valve seat 42.
In der Darstellung in Figur 5 ist der Kolben 6 schematisch angedeutet und ein geöffnetes Ablaufventil 98 des Förderaums 8 dargestellt. Ein Schließkörper 100 des Ablaufventils 98 ist über eine sich beispielsweise an einem Hydromaschinengehäuse 104 abstützende Ventilfeder 102 in Schließrichtung vorgespannt.In the illustration in Figure 5, the piston 6 is indicated schematically and an open drain valve 98 of the conveyor chamber 8 is shown. A closing body 100 of the Drain valve 98 is biased by a, for example, on a hydraulic machine housing 104 supporting the valve spring 102 in the closing direction.
Bei einer Schluckbewegung des Kolbens 6 in der Figur 5 schließt das Ablaufventil 98 mit dem Schließkörper 100 und die Bestromung der Magnetspule 66 desIn a Schluckbewegung of the piston 6 in Figure 5, the drain valve 98 closes with the closing body 100 and the energization of the solenoid 66 of the
Saugventils 22 wird unterbrochen. Die erste Feder 38 entspannt sich und bewegt den Führungsstößel 48, der wiederum den Schließkörper 50 über die Stirnkante 96 in Öffnungsrichtung verschiebt. Die zweite Feder 60 spannt dabei den Schließkörper 50 vor. Strömt Druckmittel durch einen Durchströmungsquerschnitt und übersteigen dabei die an den Schließkörper 50 angreifenden und in Öffnungsrichtung wirkenden Strömungskräfte die Federkraft der den Schließkörper 50 vorspannenden zweiten Feder 60, so öffnet dieser weiter um den Zusatzhub, wobei die zweite Feder 60 weiter gespannt wird.Suction valve 22 is interrupted. The first spring 38 relaxes and moves the guide tappet 48, which in turn shifts the closing body 50 over the end edge 96 in the opening direction. The second spring 60 biases the closing body 50 before. If pressure medium flows through a flow cross-section and thereby exceeds the force acting on the closing body 50 and acting in the opening direction flow forces the spring force of the closing body 50 biasing second spring 60, so this opens further to the additional stroke, wherein the second spring 60 is further tensioned.
Offenbart ist eine ventilgesteurte Hydromaschine und eine Ventilanordnung mit einem Schließkörper zum Verschließen einer Druckmitteldurchgangsöffnung, wobei der Schließkörper über einen ersten Verstellmechanismus verstellbar ist, so dass der Schließkörper einen Öffnungs- oder Schließhub durchführt. Über einen zweiten Verstellmechanismus wird der Schließkörper derart verstellt, dass dieser ein Zusatzhub ausführt, wobei ein Gesamthub des Schließkörpers größer oder kleiner als der alleine durch den ersten Verstellmechanismus bewirkte Hub ist. Disclosed is a ventilgesteurte hydraulic machine and a valve assembly having a closing body for closing a Druckmitteldurchgangsöffnung, wherein the closing body is adjustable via a first adjusting mechanism, so that the closing body performs an opening or closing stroke. A second adjustment mechanism of the closing body is adjusted so that it performs an additional stroke, wherein a total stroke of the closing body is greater or less than the stroke caused solely by the first adjustment.
BezuqszeichenlisteLIST OF REFERENCES
1 Hydromaschine1 hydraulic machine
2 Zylinder2 cylinders
4 Zylinderbohrung4 cylinder bore
6 Kolben6 pistons
8 Arbeitsraum8 workspace
10 Kolbenschuh10 piston shoe
12 Abtriebswelle12 output shaft
14 Steuerkurve14 control curve
16 Zulaufventil16 inlet valve
18 Zulaufleitung18 supply line
20 Pumpe20 pump
22 Ablaufventil22 drain valve
24 Ablaufleitung24 drain line
26 Tank26 tank
28 Betätigungsmagneten28 actuating magnet
30 Betätigungsmagneten30 actuating magnet
34 Steuereinheit34 control unit
36 Drehzahlaufnehmer36 speed sensor
38 Feder38 spring
40 Ventilelement40 valve element
42 Ventilsitz42 valve seat
43 Durchströmungsquerschnitt43 flow cross section
44 Gehäuseinnenfläche44 housing inner surface
46 Ventilgehäuses46 valve housing
48 Führungsstößel48 guide tappets
50 Schließkörper50 closing bodies
52 Dichtfläche52 sealing surface
54 Ventilhülse54 valve sleeve
56 Stirnfläche56 face
58 Stirnfläche58 face
60 Feder 62 Stützteller60 spring 62 support plates
64 Magnetanker64 magnet armature
66 Magnetspule66 solenoid coil
68 Pol ring68 pole ring
70 Permanentmagnet70 permanent magnet
72 Stirnfläche72 face
74 Feder74 spring
76 Stirnfläche76 face
78 Innenfläche78 inner surface
80 Innenfläche80 inner surface
82 Mitnahmevorsprung82 Carriage Projection
85 Schließkörperführungsstößel85 closing body guide plunger
86 Stützteller86 support plates
88 Stirnfläche88 face
90 Ringfläche90 ring surface
91 Innenfläche91 inside surface
92 Abstützeinrichtung92 support device
94 Stirnfläche94 face
96 Stirnfläche96 face
98 Ablaufventil98 drain valve
100 Schließkörper100 closing bodies
102 Ventilfeder102 valve spring
104 Hydromaschinengehäuse h Zusatzhub 104 hydraulic machine housing h additional stroke

Claims

Ansprüche claims
1. Ventilanordnung mit einem Schließkörper (50) zum Verschließen einer Druckmitteldurchgangsöffnung (43), der über einen ersten1. Valve arrangement with a closing body (50) for closing a pressure medium passage opening (43), which via a first
Verstellmechanismus verstellbar ist, so dass der Schließkörper (50) einen Öffnungs- oder Schließhub durchführt, gekennzeichnet durch einen zweiten Verstellmechanismus über den der Schließkörper (50) derart verstellbar ist, dass er einen Zusatzhub (h) durchführt, so dass ein Gesamthub des Schließkörpers (50) größer oder kleiner als der alleine durch den erstenAdjusting mechanism is adjustable, so that the closing body (50) performs an opening or closing stroke, characterized by a second adjusting mechanism over which the closing body (50) is adjustable so that it performs an additional stroke (h), so that a total stroke of the closing body ( 50) larger or smaller than that alone by the first
Verstellmechanismus bewirkte Hub ist.Adjustment mechanism is effected stroke.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1 , wobei der Zusatzhub (h) durch in Öffnungsrichtung auf den Schließkörper (50) wirkende Strömungskräfte bewirkt ist.2. Valve arrangement according to claim 1, wherein the additional stroke (h) is effected by acting in the opening direction on the closing body (50) flow forces.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schließkörper (50) über den ersten Verstellmechanismus in Öffnungsrichtung von einer ersten Feder (38) und in Schließrichtung von einer Magnetkraft eines Hubmagneten beaufschlagbar ist.3. Valve arrangement according to claim 1 or 2, wherein the closing body (50) via the first adjusting mechanism in the opening direction of a first spring (38) and in the closing direction of a magnetic force of a solenoid is acted upon.
4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schließkörper (50) über den zweiten Verstellmechanismus in Schließrichtung von einer zweiten Feder (60) und in Öffnungsrichtung von den Strömungskräften beaufschlagbar ist.4. Valve arrangement according to one of claims 1 to 3, wherein the closing body (50) via the second adjusting mechanism in the closing direction of a second spring (60) and in the opening direction of the flow forces can be acted upon.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein in einem Ventilgehäuse (46) axial verschiebbar gelagerter Führungsstößel (48) mit einem aus dem Ventilgehäuse (46) geführten Endabschnitt mit dem Schließkörper (50) fest verbunden ist.5. Valve arrangement according to one of the preceding claims, wherein in a valve housing (46) axially displaceably mounted guide tappet (48) with one of the valve housing (46) guided end portion with the closing body (50) is firmly connected.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, wobei der Führungsstößel (48) in einer am Ventilgehäuse (46) axial gleitend gelagerten Ventilhülse (54) aufgenommen ist. 6. Valve arrangement according to claim 5, wherein the guide tappet (48) in a valve housing (46) axially slidably mounted valve sleeve (54) is accommodated.
7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, wobei die Ventilhülse (54) zum Verstellen des Schließkörpers (50) über den ersten Verstellmechanismus mit einer dem Schließkörper (50) zuweisenden Stirnfläche (56) an dem Schließkörper (50) und mit einer von dem Schließkörper (50) abweisenden Stirnfläche (58) über die zweite Feder (60) an einem mit dem Führungsstößel (48) verbundenen Stützteller (62) abgestützt ist.7. Valve arrangement according to claim 6, wherein the valve sleeve (54) for adjusting the closing body (50) via the first adjusting mechanism with a closing body (50) facing end face (56) on the closing body (50) and with one of the closing body (50 ) repellent end face (58) via the second spring (60) on a with the guide plunger (48) connected to the support plate (62) is supported.
8. Ventilanordnung nach Anspruch 7, wobei an einem schließkörperfemen Hülsenendbereich der Ventilhülse (54) ein durch den Hubmagneten verschiebbarer und in etwa hohlzylindrischer Magnetanker (64) die Ventilhülse (54) mit einem ersten Längsabschnitt fest umgreift und mit einem zweiten Längsabschnitt die zweite Feder (60) und den Stützteller (62) des Führungsstößels (48) aufnimmt.8. Valve arrangement according to claim 7, wherein at a Schließkörperfemen Hülsenendbereich the valve sleeve (54) displaceable by the lifting magnet and approximately hollow cylindrical armature (64) the valve sleeve (54) with a first longitudinal section firmly engages and with a second longitudinal section, the second spring ( 60) and the support plate (62) of the guide tappet (48) receives.
9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 8, wobei sich die erste Feder (38) an dem Ventilgehäuse (46) abstützt und über den Magnetanker und die Ventilhülse (54) den Schließkörper (50) in Öffnungsrichtung vorspannt.9. Valve arrangement according to one of claims 8, wherein the first spring (38) on the valve housing (46) is supported and via the armature and the valve sleeve (54) biases the closing body (50) in the opening direction.
10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, wobei die zweite Feder (60) dem zweiten10. Valve arrangement according to claim 9, wherein the second spring (60) the second
Verstellmechanismus zugeordnet ist und den Schließkörper (50) über den Stützteller (62) und dem Führungsstößel (48) in Schließrichtung vorspannt.Assigned adjusting mechanism and biases the closing body (50) via the support plate (62) and the guide plunger (48) in the closing direction.
11. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der Öffnungshub des ersten Verstellmechanismus durch einen an einer Hülsenmantelfläche der11. Valve arrangement according to one of claims 6 to 10, wherein the opening stroke of the first adjusting mechanism by a sleeve on a surface of the
Ventilhülse (54) ausgebildeten Anschlagsring (68) begrenzt ist, wobei der Anschlagsring (68) an einem am Ventilgehäuse (46) angeordneten Gehäuseanschlag (70) anschlägt.Valve sleeve (54) formed stop ring (68) is limited, wherein the stop ring (68) on a valve housing (46) arranged housing stop (70) abuts.
12. Ventilanordnung nach Anspruch 5, wobei die erste Feder (38) an dem12. Valve arrangement according to claim 5, wherein the first spring (38) on the
Ventilgehäuse (46) abgestützt ist und an einer ersten Stirnfläche (72) eines in etwa hohlzylindrischen und beidseitig verschlossenen Magnetankers (64) angreift und diesen vorspannt, wobei durch den Magnetanker (64) der Führungsstößel (48) in etwa axial hindurchgeführt ist, und eine dritte Feder (74) an einer zweiten Stirnfläche (76) des Magnetankers (64) diesen spannt und an einem auf dem Führungsstößel (48) axial verschiebbaren und an einem Gehäuseanschlag (70) anschlagbaren Anschlagsring (68) sich abstützt, wobei der Anschlagsring (68) über am Führungsstößel (48) ausgebildetenValve housing (46) is supported and on a first end face (72) engages an approximately hollow cylindrical and sealed on both sides magnet armature (64) and this biasing, wherein by the magnet armature (64) of the Guide ram (48) is guided approximately axially, and a third spring (74) on a second end face (76) of the armature (64) this tensioned and on a on the guide ram (48) axially displaceable and on a housing stop (70) abuttable Stop ring (68) is supported, wherein the stop ring (68) formed on the guide plunger (48)
Mitnahmevorsprung (82) bei einem Schließhub weg vom Gehäuseanschlag (70) verschiebbar ist.Carrier projection (82) on a closing stroke away from the housing stop (70) is displaceable.
13. Ventilanordnung nach Anspruch 12, wobei im Magnetanker (64) die zweite Feder (60) sich an einer in die gleiche Richtung wie die erste Stirnfläche (72) weisenden ersten Innenfläche (80) absützt und einen in dem Magnetanker (64) angeordneten und fest mit dem Führungsstößel (48) verbundenen Stützteller (62) vorspannt, wobei der Stützteller (62) bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub (h) des zweiten Verstellmechanismus sich an einer der ersten Innenfläche (80) gegenüberliegenden Innenfläche (78) des Magnetankers (64) abstützt.13. Valve arrangement according to claim 12, wherein in the magnet armature (64) the second spring (60) is supported on a in the same direction as the first end face (72) facing first inner surface (80) and one in the armature (64) and arranged prestressing the support plate (62) fixedly connected to the guide tappet (48), wherein the support plate (62) adjoins an inner surface (78) of the magnet armature (64) opposite the first inner surface (80) in the case of a non-executed additional stroke (h) of the second adjustment mechanism. supported.
14. Ventilanordnung nach Anspruch 4, wobei der Schließkörper (50) axial verschiebbar auf einem aus einem Ventilgehäuse (46) geführten Endabschnitt (84) eines in dem Ventilgehäuse (46) axial verschiebbar gelagerten14. Valve arrangement according to claim 4, wherein the closing body (50) axially displaceably mounted on one of a valve housing (46) guided end portion (84) of an axially displaceably mounted in the valve housing (46)
Führungsstößels (48) geführt ist.Guide ram (48) is guided.
15. Ventilanordnung nach Anspruch 14, wobei der Endabschnitt (84) des Führungsstößels (48) in einem Führungsbereich (85) des Schließkörpers (50) radial zurückgestuft ist und hierbei ein Stützteller (62) und eine Ringfläche (90) gebildet sind.15. Valve arrangement according to claim 14, wherein the end portion (84) of the guide tappet (48) in a guide region (85) of the closing body (50) is radially stepped back and in this case a support plate (62) and an annular surface (90) are formed.
16. Ventilanordnung nach Anspruch 15, wobei der Schließkörper (50) bei einem nicht ausgeführten Zusatzhub (h) des zweiten Verstellmechanismus an der dem Schließkörper (50) abweisenden Ringfläche (90) mit einer Stirnfläche (88) anschlägt und über die zweite Feder (60) vorgespannt ist, die sich zwischen dem Stützteller (62) und einer der Stirnfläche (88) abweisenden Innenfläche (91) des Schließkörpers (50) abstützt. 16. Valve arrangement according to claim 15, wherein the closing body (50) strikes against an end face (88) which deflects the closing body (50) with an end face (88) in the case of an additional stroke (h) of the second adjusting mechanism and via the second spring (60) ) is biased, which between the support plate (62) and one of the end face (88) repellent inner surface (91) of the closing body (50) is supported.
17. Ventilanordnung nach Anspruch 16, wobei sich die erste Feder (60) an dem Ventilgehäuse (46) abstützt und einen mit dem Führungsstößel (48) fest verbundenen Magnetanker (64) in Öffnungsrichtung vorspannt, wobei ein fest mit dem Führungsstößel (48) verbundener Anschlagsring (68) an einem17. Valve arrangement according to claim 16, wherein the first spring (60) on the valve housing (46) is supported and biased to the guide plunger (48) magnetically connected armature (64) in the opening direction, one fixed to the guide plunger (48) connected Stop ring (68) on one
Gehäuseanschlag (70) in etwa anliegt.Housing stop (70) is approximately applied.
18. Ventilgesteuerte Hydromaschine mit einer Ventilanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.18. Valve-controlled hydraulic machine with a valve arrangement according to one of claims 1 to 17.
19. Ventilgesteuerte Hydromaschine nach Anspruch 18, sofern dieser auf die Ansprüche 1 bis 4 bezogen ist, wobei die zweite Feder (60) in einem von dem Schließkörper (50) verschließbaren Förderraum (8) der Hydromaschine (1) angeordnet ist und sich zwischen dem Schließkörper (50) und einer im Förderraum (8) ausgebildeten Abstützeinrichtung (92) abstützt. 19. Valve-controlled hydraulic machine according to claim 18, as far as this is related to the claims 1 to 4, wherein the second spring (60) in one of the closing body (50) closable delivery chamber (8) of the hydraulic machine (1) is arranged and between the Closing body (50) and formed in the delivery chamber (8) supporting device (92) is supported.
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