DE19739902C2

DE19739902C2 - Druckbegrenzungsventil

Info

Publication number: DE19739902C2
Application number: DE1997139902
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dworak; Wolfgang Steudel; Joerg Siebert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: DE19739902A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Druckbegrenzungsventil entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus. Derartige Druckbegrenzungsventile sind in einer Vielzahl von Hauvarianten bekannt und werden in Hydraulikkreisen eingesetzt, um durch eine Begrenzung des Betriebsdrucks Beschädigungen an Leitungen oder Aggregaten zu vermeiden. Beispielsweise ist aus der DE 36 09 340 C2 ein Steuerventil ohne Vorsteuerstufe bekannt. Dieses Steuerventil ist mit einem durch die Magnetkraft einer Spule betätigbaren, beweglich geführten Anker versehen. Mittels der Ankerbewegung wird die Vorspannung der das Ventilglied beaufschlagenden Druckfeder und damit der Öffnungsdruck verändert. Allerdings hat der Anker keine druckmittelsteuernde Funktion.

Darüber hinaus sei auf die DE 36 72 778 A1 verwiesen, die ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil offenbart. Dieses vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil gliedert sich in eine Haupt- und eine Vorsteuerstufe, um verhältnismäßig große Volumenströme mit relativ schwachen und klein bauenden Federn steuern zu können. Hydraulikkreise mit derartigen Druckbegrenzungsventilen, die beispielsweise zur Steuerung des Hubwerks eines Hebezeugs eingesetzt werden, haben insbesondere beim Heben geringer Last den Nachteil, daß aufgrund der Trägheit des Antriebsmotors die Hubhinrichtung nachläuft, was deren exakte Positionierung erschwert. Dieser Nachteil läßt sich durch den Einsatz eines sogenannten Bremsmotors beziehungsweise eines separaten Magnetventils, das einem Lasthalteventil vorgeschaltet ist, vermeiden. Allerdings sind diese Lösungen bezüglich Teile- und Montagekosten und in Bezug auf den erforderlichen Bauaufwand relativ aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Druckbegrenzungsventil derart weiterzubilden, daß es neben seiner Druckbegrenzungsfunktion eine separat ansteuerbare, überlagerte Schaltfunktion ermöglicht, um damit einen Nachlauf des Verbrauchers zu vermeiden und dessen Positioniergenauigkeit zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Druckbegrenzungsventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es zusätzlich zu seiner Druckbegrenzungsfunktion eine Entlastungsfunktion ermöglicht. Diese Entlastungsfunktion ist elektrisch aktivierbar und verhindert das Nachlaufen eines nachgeschalteten Verbrauchers. Die Entlastungsfunktion wird mittels eines in das Druckbegrenzungsventil integrierten elektrischen Magnetkreises gebildet und erfordert somit keine separat zu kontaktierenden Hydraulikbauteile. Dadurch läßt sich die Entlastungsfunktion ohne wesentlichen Zusatzaufwand an Montage- oder Bauraumaufwand realisieren. Der Magnetkreis besteht aus einer Magnetspule und einem beweglich geführten Anker, wobei die Funktionen des Ankers mit den Funktionen eines Regelglieds kombiniert sind. Dadurch kann die Zahl der notwendigen Einzelbauteile gering gehalten werden.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen oder der Beschreibung. So ist es beispielsweise möglich die Haupt steuerstufe eines derartigen Druckbegrenzungsventils sowohl als Sitz- oder als Schieberventil auszubilden. Ebenso wäre es denkbar für den Einsatzfall lediglich eine der beiden Funktionen eines derartigen Druckbegrenzungsventils zu nutzen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. Die einzige Figur zeigt das erfindungsgemäße Druck begrenzungsventil im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Figur dargestellte Druckbegrenzungsventil ist mit seinem Gehäuse 10 in eine Aufnahmebohrung 13 eines Flansch teils 11 eingeschraubt. Die Aufnahmebohrung 13 durchdringt das Flanschteil 11, ist in ihrem Innendurchmesser einmal ab gesetzt und weist im Öffnungsbereich ihres größeren Innen durchmessers einen Gewindeabschnitt 14 auf.

Eine Abdichtung der Aufnahmebohrung nach außen erfolgt durch am Druckbegrenzungsventil angeordnete Dichtringe 12.

Im Bereich der Durchmesserverringerung mündet in die Aufnah mebohrung 13 eine radial zu ihrer Längsachse verlaufende Querbohrung 15 ein.

Das Gehäuse 10 des Druckbegrenzungsventils weist einen Kopfabschnitt 17 und einen sich daran anschließenden Hals 20 auf, deren axiale Erstreckung auf die Innenkontur der Auf nahmebohrung 13 abgestimmt ist. Im montierten Zustand des Druckbegrenzungsventils liegt dadurch dessen Hals 20 im ab gesetzten Teil und dessen Kopfabschnitt 17 in dem mit dem größeren Innendurchmesser versehenen Teil der Aufnahme bohrung 13. Im Ausführungsbeispiel ragt der Kopfabschnitt 17 teilweise aus der Aufnahmebohrung 13 heraus.

Im montierten Zustand schließt das Gehäuse 10 des Druckbe grenzungsventils mit der Aufnahmebohrung 13 einen Druckraum 43 ein, der mit der Querbohrung 15 des Flanschteils 11 ver bunden ist. In diesem Druckraum 43 befindet sich eine Magnetspule 22, die auf den Hals 20 des Gehäuses 10 aufge preßt ist und die stirnseitig an einer durch die abgesetzte Aufnahmebohrung 13 gebildeten Flanke 23 des Flanschteils 11 anliegt. Eine Spannungsversorgung der Magnetspule 22 erfolgt mittels eines Kabels 24, das in einem Kabelkanal 25 nach au ßen geführt ist. Der Kabelkanal 25 mündet am außerhalb der Aufnahmebohrung 13 liegenden Ende des Druck begrenzungsventils und ist an dieser Stelle mit einer Ver gußmasse 26, druckdicht verschlossen.

Die Magnetspule 22 weist eine den Ablauf 18 des Druckregel ventils bildende Radialbohrung 30 auf, die die in der Figur nur schematisch dargestellte Wicklung der Magnetspule 22 durchdringt. Die Radialbohrung 30 mündet einerseits in den Druckraum 43 zwischen Gehäuse 10 und Aufnahmebohrung 13 ein und fluchtet andererseits mit einem im Hals 20 des Gehäuses 10 ausgebildeten Stichkanal 31. Dieser Stichkannal 31 stellt eine Verbindung zu einer in Längsrichtung des Gehäuse 10 verlaufenden Zentralbohrung 32 her. Diese Zentral bohrung 32 durchdringt das Gehäuse 10 in Längsrichtung und bildet an ihrem im Inneren der Aufnahmebohrung 13 liegenden Ende den Zulauf 16 des Druckbegrenzungsventils aus.

In der das Gehäuse 10 durchdringenden Zentralbohrung 32 sind Bauelemente angeordnet, die hydraulisch zwischen den Zulauf 16 und den Ablauf 18 des Druckbegrenzungsventils geschaltet sind. Diese Bauteile wirken als Vorsteuerstufe 33 bzw. als Hauptsteuerstufe 34 des Druckbegrenzungsventils.

Die Vorsteuerstufe 33 ist im wesentlichen im Kopfabschnitt 17 des Gehäuses 10 angeordnet und weist unter anderem einen becherförmigen Sitzkörper 35 auf. Der Sitzkörper 35 ist in die mit einem Gewinde versehene Zentralbohrung 32 auf An schlag eingeschraubt. Im Bodenbereich des Sitzkörpers 35 ist eine Zuströmöffnung 36 ausgebildet, die einen ersten Ventil sitz 38 bildet. In der gezeichneten Ruhestellung ist dieser erste Ventilsitz 38 von einem ersten Ventilkörper 37 mit ke gelförmiger Spitze druckdicht verschlossen. Der erste Ven tilkörper 37 wirkt mit einer ersten Druckfeder 40 zusammen, die sich an einer Einstellspindel 41 abstützt. Die Einstell spindel 41 ist ebenfalls in die Zentralbohrung 32 einge schraubt, ist dadurch von außen in ihrer Relativlage zum Sitzkörper 35 verstellbar und verschließt die Zentralbohrung 32 druckdicht. Der erste Ventilkörper 37 ist im bodennahen Bereich des Sitzkörpers 35 von dessen Innenwan dung beweglich geführt und steuert dadurch im Regelzustand einen Druckmittelstrom durch die Zuströmöffnung 36 der Vor steuerstufe 33 zu einer Abströmöffnung 42. Diese Abströmöff nung 42 ist an der Wandung des Sitzkörpers 35 ausgebildet und mündet in den Druckraum 43 ein.

Ebenfalls in der Zentralbohrung 32 angeordnet ist die Haupt steuerstufe 34 des Druckbegrenzungsventils. Diese Hauptsteu erstufe 34 ist im Bereich des Halses 20 des Gehäuses 10 pla ziert und besteht aus einem becherförmigen zweiten Ventil körper 44, einer zweiten Druckfeder 45 und einer im zweiten Ventilkörper 44 ausgebildeten Drossel 46. Diese Drossel 46 ist in Form einer sich in Durchströmungsrichtung vergrößern den Drosselbohrung zentrisch in der Bodenfläche des zweiten Ventilkörpers 44 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist ne ben der Vorsteuerstufe 33 auch die Hauptsteuerstufe 34 als Sitzventil ausgeführt. Der zweite Ventilsitz 39 wird durch eine an der Innenwandung der Zentralbohrung 32 ausgebildete Fase 47 gebildet. Mit dieser Fase 47 wirkt der zweite Ven tilkörper 44, der in der Zentralbohrung 32 beweglich geführt ist, zusammen. Die Öffnung des becher förmigen zweiten Ventilkörpers 44 ist der Vorsteuerstufe 33 des Druckbegrenzungsventils zugewandt, wodurch sich die zweite Druckfeder 45, einerseits am Sitzkörper 35 der Vor steuerstufe 33 und andererseits auf der Bodenfläche des zweiten Ventilkörpers 44 abstützen kann.

Zur Ausbildung eines Magnetkreises im Druckbegrenzungsventil ist der zweite Ventilkörper 44 aus einem weich magnetischen Stoff hergestellt, während die Wandung der Zen tralbohrung 32 abschnittsweise eine unmagnetische Zone 50 aufweist. Diese unmagnetische Zone 50 erstreckt sich in der dargestellten Ruhestellung des zweiten Ventilkörpers 44, das heißt im nichtbestromten Zustand des Magnetkreises, von dem der Vorsteuerstufe 33 zugewandten Ende bis über das dazu ge genüberliegende Ende des Ventilkörpers 44 hinaus. Mit Aus nahme einer der Vorsteuerstufe 33 zugewandten Verbreiterung 51, die in ihrer Dicke der Materialstärke des Halses 20 ent spricht, ist die unmagnetische Zone 50 relativ dünnwandig ausgeführt.

In der Ruhestellung verschließt der zweite Ventilkörper 44 den gehäuseseitigen Stichkanal 31. Eine Druckmittel verbindung zwischen dem Zulauf 16 und dem Ablauf 18 des Druckbegrenzungsventils ist somit gesperrt.

Zur Beschreibung der an sich bekannten Regelfunktion des Druckbegrenzungsventils ist davon auszugehen, daß das Druck regelventil mit seinem Zulauf 16 in den Hochdruckzweig eines Hydraulikkreises geschaltet ist. Der Hydraulikkreis weist einen Tank 60, ein Pumpenaggregat 61 und einen hydraulischen Verbraucher 62 auf, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Der Ablauf 18 des Druckregel ventils mündet in den Tank 60 des Hydraulikkreises ein. Dementsprechend liegt unter Hochdruck stehendes, ruhendes Druckmittel am Zulauf 16 und damit am zweiten Ventilkörper 44 an. Über die Drossel 46 im zweiten Ventilkörper 44 und über die Zuströmöffnung 36 am Sitzkörper 35 gelangt dieses Druckmittel auch zum ersten Ventilkörper 37 der Vorsteuer stufe 33. Übersteigt nun der Druck im Druckmittel den von der Vorspannung der ersten Druckfeder 40 bestimmten Druck wert, so öffnet zunächst der erste Ventilkörper 37. Das Druckmittel strömt infolgedessen über die Abströmöffnung 42 in den Druckraum 43 ein und gelangt von dort aus zum Tank 60. Aufgrund dieser Druckmittelströmung bildet sich an der Drossel 46 der Hauptsteuerstufe 34 eine Druckdifferenz aus, die eine Änderung des Kräftegleichgewichts am zweiten Ventilkörper 44 bewirkt. Der Ventilkörper 44 führt demzufol ge einen Hub entgegen der Federkraft der zweiten Druckfeder 45 aus und öffnet somit den unmittelbar zum Ablauf 18 füh renden Stichkanal 31, so daß die Drucküberhöhung im ange schlossenen Hydraulikkreis zum Tank 60 hin sehr schnell ab gebaut wird.

Der in die Hauptsteuerstufe 34 integrierte Magnetkreis erlaubt demnach zusätzlich zur beschriebenen Druckregelfunktion des Druckbegrenzungsventils eine bei Be darf aktivierbare Schaltfunktion. Diese Schaltfunktion er möglicht unabhängig von den Druckverhältnissen im Hydraulikkreis ein Abfließen eines beispielsweise aufgrund des Nachlaufens des Pumpenaggregats 61 geförderten über schüssigen Druckmittelvolumens zum Tank 60. Der Magnetkreis erzeugt hierzu in seinem bestromten Zustand eine Kraft, die den zweiten Ventilkörper 44 entgegen den an ihm angreifenden hydraulischen und mechanischen Kräfte aus seiner Schließ- bzw. Regelstellung in seine Offenstellung verbringt. Ein überschüssig gefördertes Druckmittelvolumen gelangt demnach nicht zum Verbraucher 62, was beispielsweise im Falle von nachgeschalteten Hebezeugen deren Positioniergenauigkeit verbessert.

Claims

1. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil mit einem Gehäuse (10), das in seinem Innenraum eine Vorsteuerstufe (33) aus einem beweglich geführten und von einem ersten Regelelement (40) beaufschlagten ersten Ventilkörper (37), sowie eine Hauptsteuerstufe (34) mit einer Drossel (46) und einem verschiebbar geführten und von einem zweiten Regelelement (45) belasteten zweiten Ventilkörper (44) aufweist, wobei die Ventilkörper (37, 44) zur Begrenzung eines maximalen Druckniveaus in einem angeschlossenen Hydraulikkreis jeweils eine Druckmittelverbindung von einem Zulauf (16) zu einem Ablauf (18) steuern, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse (10) des Druckbegrenzungsventils eine elektrisch ansteuerbare Schalteinrichtung (19) aus einer Spule (22) und einem vom Ventilkörper (44) der Hauptsteuerstufe (34) gebildeten Anker integriert ist, die in ihrem angesteuerten Zustand den Ventilkörper (44) aus seiner Schließ- bzw. Regelstellung in seine Offenstellung verbringt.

2. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) des Druckbegrenzungsventils zur Führung des als Anker wirkenden Ventilkörpers (44) eine unmagnetische Zone (50) aufweist.

3. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerstufe (33) und die Hauptsteuerstufe (34) des Druckbegrenzungsventils als Sitzventile ausgebildet sind, und daß die Sitzventile entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Druckmittels hintereinander angeordnet sind.

4. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil in einen Hydraulikkreis mit wenigstens einem Druckerzeuger (61) und einem Verbraucher (62) geschaltet ist, und daß die Schalteinrichtung (19) im Falle einer Abschaltung bzw. einer Verstellung in Richtung Nullförderung des Druckerzeugers (61) angesteuert wird.

5. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Druckmittelverbindungen vom Zulauf (16) zum Ablauf (18) durch einen vom zweiten Ventilkörper (44) gesteuerten Kanal (30, 31) gebildet wird, der die Wicklung der Spule (22) durchdringt.

6. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (16) an dem der Hauptsteuerstufe (34) zugewandten stirnseitigen Ende des Druckbregrenzungsventils und daß der Ablauf (18) am Umfang des Druckbegrenzungsventils angeordnet sind.

7. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) des Druckbegrenzungsventils an seinem dem Zulauf (16) gegenüberliegenden Ende von einer Einstellspindel (41) verschlossen ist, an der sich das erste Regelelement (40) abstützt, und daß die Einstellspindel (41) zur Veränderung der Vorspannung des ersten Regelelements (40) relativ zum Gehäuse (10) veränderbar angeordnet ist.

8. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (19) über wenigstens einen Stromleiter (24) ansteuerbar ist, daß der wenigstens eine Stromleiter (24) in einer Führung (25) des Gehäuses (10) angeordnet ist, und daß die Öffnung der Führung (25) am gegenüber vom Zulauf (16) liegenden Ende des Druckbegrenzungsventils ausgebildet ist.