DE19925371A1

DE19925371A1 - Directional control valve

Info

Publication number: DE19925371A1
Application number: DE19925371A
Authority: DE
Inventors: Werner Schumacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-07
Also published as: DE50004132D1; EP1058011A1; EP1058011B1

Abstract

Es wird ein Wegeventil (10) mit einem in einer Schieberbohrung (14) geführten und von einer Betätigungseinrichtung (18) entgegen der Kraft einer Rückstelleinrichtung (26) betätigbaren Ventilschieber (16) vorgeschlagen, dessen konstruktive Ausgestaltung einen vom Lastdruck unabhängigen Strom von Druckmittel ermöglicht. Dazu wird der Ventilschieber (16) mit Mitteln ausgestattet, die dem Angriffspunkt der Rückstelleinrichtung (26) und den der Betätigungseinrichtung (18) auf ein gemeinsames Ende des Ventilschiebers (16) übertragen. Dieses gemeinsame Ende liegt dem Rücklauf (34) des Wegeventils (10) zugewandt.A directional valve (10) with a valve slide (16), which is guided in a slide bore (14) and can be actuated by an actuating device (18) against the force of a return device (26), is proposed, the structural design of which enables a flow of pressure medium that is independent of the load pressure. For this purpose, the valve slide (16) is equipped with means which transmit the point of application of the resetting device (26) and that of the actuating device (18) to a common end of the valve slide (16). This common end faces the return (34) of the directional valve (10).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Wegeventil entsprechend der Gattung des Anspruchs 1. Ein derartiges Wegeventil ist bei spielsweise aus der DE 197 36 773 A1 bereits bekannt. Dieses Wegeventil steuert mit Hilfe eines Ventilschiebers Druckmit telverbindungen zwischen einem Zulauf, einem Rücklauf und einem Verbraucher. Der Ventilschieber wirkt dazu mit einer Betätigungseinrichtung zusammen, die, elektrisch angesteu ert, ein Steuersignal in eine Linearbewegung wandelt und auf den Ventilschieber überträgt. Dessen Rückstellung in seine Ausgangsposition erfolgt mit Hilfe einer der Betätigungsein richtung entgegenwirkenden Feder. Beim bekannten Wegeventil sind die Angriffsstellen für die Betätigungseinrichtung und für die Rückstellfeder an einander gegenüberliegenden Enden des Ventilschiebers angeordnet.The invention is based on a directional valve according to the Genus of claim 1. Such a directional valve is at already known for example from DE 197 36 773 A1. This Directional valve controls pressure with the help of a valve spool Tel connections between an inlet, a return and a consumer. The valve slide works with one Actuator together, the, electrically controlled ert, converts a control signal into a linear movement and on transmits the valve spool. Its provision in his Starting position is carried out using one of the actuators counteracting spring. With the known directional control valve are the points of attack for the actuator and for the return spring at opposite ends arranged of the valve spool.

Unter Betriebsbedingungen hat sich gezeigt, daß bei steigen dem Druck am Verbraucher der Ventilschieber eine Längsdeh nung erfährt. Diese kann an der den Rücklauf steuernden Steuerkante zu einer Erhöhung der Druckmittelleckage führen, da die Länge des Dichtspalts zwischen dem Ventilschieber und der dem Rücklauf zugeordneten Steuerkante abnimmt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß am Ventilschieber Kräftegleichge wicht zwischen den von der Betätigungseinrichtung und der Rückstelleinrichtung aufgebrachten Kräften herrscht und daß die Kraft der Betätigungseinrichtung die Schieberposition innerhalb der Schieberbohrung bestimmt. Die Anlagefläche der Rückstellfeder am Ventilschieber kann als Fixpunkt für die Schieberposition angesehen werden, da sich der Kraft der Rückstellfeder über den Hub des Ventilschiebers stark än dert, während die Kraft der Betätigungseinrichtung nahezu unabhängig von der Position des Ventilschiebers ist. Dehnt sich dieser Ventilschieber infolge des ansteigenden Lastdrucks aus, so wirkt sich diese Dehnung in einer Verkür zung der Dichtspaltlänge an der dem Rücklauf zugeordneten Steuerkante aus. Infolgedessen nimmt der Druckmittelstrom zur Last bei steigendem Lastdruck überproportional ab und verschlechtert die Regelcharakteristik des Wegeventils.Under operating conditions it has been shown that when rising the pressure at the consumer of the valve slide a longitudinal expansion experience. This can be used to control the return Control edge lead to an increase in fluid leakage, because the length of the sealing gap between the valve slide and the control edge assigned to the return decreases. This is attributable to the fact that the valve spool has the same force importance between that of the actuator and the Restoring device applied forces and that the force of the actuator the slide position determined within the slide bore. The contact surface of the Return spring on the valve slide can act as a fixed point for the Slider position can be viewed as the force of the Return spring strongly over the stroke of the valve spool changes, while the power of the actuator is almost is independent of the position of the valve spool. Stretches this valve spool due to the rising Load pressure, this stretch has a shortening effect increase of the sealing gap length on the return assigned Control edge off. As a result, the pressure medium flow increases disproportionately to the load with increasing load pressure from and deteriorates the control characteristic of the directional valve.

Advantages of the invention

Demgegenüber weist ein erfindungsgemäßes Wegeventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß sich die lastdruckbedingte Dehnung des Ventilschiebers nicht in einer Verringerung der Länge des Dichtspalts an der dem Rücklauf zugeordneten Steuerkante auswirkt, sondern daß diese Dehnung zur Vergrößerung des Steuerquerschnitts am Verbraucherkanal beiträgt, während der den Rücklauf steuernde Dichtspalt un verändert bleibt. Die infolge des erhöhten Lastdrucks erhöh te Druckmittelleckage wird durch die Zunahme dieses Steuer querschnitts am Verbraucherkanal kompensiert, so daß der zur Last fließende Ölstrom auch bei steigendem Lastdruck annähernd konstant bleibt. Damit wird ein Regelventil mit einer verbesserten Regelcharakteristik geschaffen.In contrast, a directional valve according to the invention with the Features of claim 1 the advantage that the Expansion of the valve slide due to load pressure not in one Reduction in the length of the sealing gap at the return associated control edge affects, but that this stretch to enlarge the control cross-section on the consumer channel contributes while the sealing gap controlling the return un remains changed. Increase due to the increased load pressure Pressure fluid leakage is caused by the increase in this tax Cross-section compensated on the consumer channel, so that the Load flowing oil flow even with increasing load pressure remains approximately constant. So that a control valve with an improved control characteristic.

Entsprechend den in den Ansprüchen genannten Merkmalen sind dazu nur relativ einfach realisierbare konstruktive Maßnah men erforderlich, die keine wesentlichen Änderungen an den vorhandenen Bauteilen eines bekannten Wegeventils erfordern. Die bekannten Funktionseigenschaften eines Wegeventils werden nicht beeinträchtigt, die Maßnahmen sind verhältnis mäßig kostengünstig durchführbar. Ihre Wirksamkeit ist über eine lange Lebensdauer der Wegeventile gewährleistet.According to the features mentioned in the claims only relatively easy to implement constructive measures Men who do not make any significant changes to the existing components of a known directional control valve require. The known functional properties of a directional valve are not affected, the measures are proportionate moderately cost-effective. Their effectiveness is over ensures a long service life of the directional control valves.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further advantages or advantageous developments of the Er Find out from the following description.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausschnitte erfindungsgemäßer Wegeventile im Längsschnitt.Embodiments of the invention are shown in the drawing and he explains in more detail in the following description. Figs. 1 and 2 show sections according to the invention in longitudinal section way valves.

Description of the embodiments

Die Detaildarstellungen in den Fig. 1 und 2 zeigen Wege ventile 10, mit einem Ventilgehäuse 12. Im Ventilgehäuse 12 ist in einer Schieberbohrung 14 ein Ventilschieber 16 axial beweglich geführt. Die Schieberbohrung 14 durchdringt das Ventilgehäuse 12 und ist an einem ihrer offenen Enden von einer nur angedeuteten Betätigungseinrichtung 18 verschlos sen. Diese ist dazu mittels bekannter Befestigungseinrich tungen an einer Stirnfläche des Ventilgehäuses 12 verankert. Bei der Betätigungseinrichtung 18 handelt es sich beispiels weise um eine elektromagnetische Einrichtung, die ein elek trisches Steuersignal mit Hilfe eines nicht gezeichneten An kers und einer Magnetspule in eine Linearbewegung wandelt und diese mittels eines Betätigungsstößels 20 auf den Ven tilschieber 16 überträgt. Anstelle einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 18 können selbstverständlich auch elektrohydraulische, elektropneumatische oder elektromecha nische Einrichtungen gleichermaßen eingesetzt werden. The detail views in FIGS. 1 and 2 show way valves 10, with a valve housing 12. In the valve housing 12 , a valve slide 16 is axially movably guided in a slide bore 14 . The slide bore 14 penetrates the valve housing 12 and is closed at one of its open ends by an actuation device 18 only indicated. This is anchored by means of known Befestigungseinrich lines on an end face of the valve housing 12 . The actuator 18 is, for example, an electromagnetic device that converts an elec trical control signal with the help of a not shown to core and a solenoid in a linear movement and transmits this by means of an actuating plunger 20 to the valve slide 16 . Instead of an electromagnetic actuator 18 , of course, electrohydraulic, electropneumatic or electromechanical devices can be used equally.

Das der Betätigungseinrichtung 18 gegenüberliegende Ende der Schieberbohrung 14 ist von einem Stopfen 22 verschlossen, der mittels eines Außengewindes in die Schieberbohrung 14 eingeschraubt ist. An seinem dem Ventilschieber 16 zugewand ten Ende ist der Stopfen 22 im Außendurchmesser zurückgenom men und mit einer nicht erkennbaren Verzahnung versehen. Dieser Bereich des Stopfens 22 wirkt mit einer Spindel 24 zusammen, die senkrecht zur Schieberbohrung 14 im Ventilge häuse 12 drehbar gelagert ist. Über eine nicht gezeichnete Antriebseinrichtung für die Spindel 24 läßt sich die Position des Stopfens 22 innerhalb der Schieberbohrung 14 variieren, um die Vorspannung einer sich am Stopfen 22 di rekt oder indirekt abstützenden Rückstellfeder 26 zu verän dern.The end of the slide bore 14 opposite the actuating device 18 is closed by a stopper 22 which is screwed into the slide bore 14 by means of an external thread. At its end facing the valve spool 16 , the plug 22 is retracted in the outer diameter and provided with an undetectable toothing. This area of the plug 22 cooperates with a spindle 24 which is rotatably mounted in the valve housing 12 perpendicular to the slide bore 14 . About a drive device, not shown, for the spindle 24 , the position of the plug 22 can vary within the slide bore 14 in order to change the bias of a return spring 26 directly or indirectly supported on the plug 22 .

Der Ventilschieber 16 hat eine zylindrische Außenkontur und setzt sich aus Kolbenabschnitten 28 und Verbindungsabschnit ten 30 zusammen, die, in axialer Richtung gesehen, abwech selnd aufeinanderfolgen. Damit steuert der Ventilschieber 16 Druckmittelverbindungen zwischen einem Zulauf 32, einem Rücklauf 34 und einem Verbraucherkanal 36, die jeweils im Ventilgehäuse 12 ausgebildet sind und axial beabstandet zu einander in die Schieberbohrung 14 einmünden. Die Mündungs stellen sind dabei als Ringkanäle ausgebildet, so daß sich an der Innenwandung der Schieberbohrung 14 Steuerkanten 38 ergeben, die mit den Kolbenabschnitten 28 des Ventilschie bers 16 in Wirkverbindung treten. Im Verbraucherkanal 36 ist ein Rückschlagventil 39 mit einem federbelasteten Ventilkör per angeordnet, um ein ungewolltes Rückströmen von Druckmit tel zu verhindern.The valve spool 16 has a cylindrical outer contour and is composed of piston sections 28 and connecting sections 30 which, viewed in the axial direction, alternate in succession. The valve slide 16 thus controls pressure medium connections between an inlet 32 , a return 34 and a consumer channel 36 , which are each formed in the valve housing 12 and open axially spaced from one another into the slide bore 14 . The mouths are formed as ring channels, so that there are 14 control edges 38 on the inner wall of the slide bore, which come with the piston sections 28 of the valve slide 16 in operative connection. In the consumer channel 36 , a check valve 39 is arranged with a spring-loaded valve body to prevent unwanted backflow of Druckmit tel.

Der Ventilschieber 16 weist eine sacklochartige, zentral an geordnete Axialbohrung 40 auf, deren offenes Ende an dem, dem Zulauf 32 zugewandten Ende des Ventilschiebers 16 liegt. The valve spool 16 has a blind hole-like, centrally arranged axial bore 40 , the open end of which lies at the end of the valve spool 16 facing the inlet 32 .

Radialbohrungen 42 und 44 im Ventilschieber 16 stellen Druckmittelverbindungen zwischen den seitlich des Ventil schiebers 16 verbleibenden Bereichen der Schieberbohrung 14 und dem Rücklauf 34 her, um einen der Schieberbewegung ent gegenwirkenden Druckaufbau zu vermeiden.Radial bores 42 and 44 in the valve spool 16 provide pressure medium connections between the areas of the spool bore 14 and the return 34 remaining laterally to the valve spool 16 in order to avoid pressure build-up counteracting the spool movement.

Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ragt in die Axialbohrung 40 ein Stützelement 46 hinein, das aus einem Dorn 48 und einer Stützplatte 50 besteht. Der Dorn 48 ist geringfügig länger als die Axialbohrung 40, ist in seinem Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Axial bohrung 40 und liegt am verschlossenen Ende der sacklochar tigen Axialbohrung 40 an. Die Stützplatte 50 ist an dem, dieser Anlagestelle gegenüberliegenden Ende des Stützele ments 46 ausgebildet und dient der Rückstellfeder 26 als er ste Abstützung. Deren zweite Abstützung bildet die Innensei te des Stopfens 22. Zur Zentrierung des Stützelements 46 ist an einem Ende des Ventilschiebers 16 eine Flachsenkung 52 vorgesehen, deren Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser der Stützplatte 50 übereinstimmt. Die Flachsenkung 52 dient gleichzeitig der Rückstellfeder 26 als umfangsseitige Füh rung.In the first exemplary embodiment according to FIG. 1, a support element 46 , which consists of a mandrel 48 and a support plate 50 , projects into the axial bore 40 . The mandrel 48 is slightly longer than the axial bore 40 , is smaller in its outer diameter than the inner diameter of the axial bore 40 and lies at the closed end of the sacklochar term axial bore 40 . The support plate 50 is formed on the opposite end of the support element 46 of this support point and serves the return spring 26 as he ste support. The second support forms the inner side of the plug 22nd To center the support element 46 , a flat depression 52 is provided at one end of the valve slide 16 , the inside diameter of which coincides with the outside diameter of the support plate 50 . The flat countersink 52 also serves as the return spring 26 as a circumferential guide.

Mit einem derartigen Stützelement 46 wird der Angriffspunkt der Rückstellkraft und die der Betätigungseinrichtung 18 er findungsgemäß auf eine gemeinsame Angriffsstelle am Ventil schieber 16 übertragen, wobei diese Angriffsstelle das dem Rücklauf 34 zugewandte Ende des Ventilschiebers 16 ist. Damit wird erreicht, daß eine Dehnung des Ventilschiebers 16 aufgrund eines angestiegenen Lastdrucks im Verbraucherkanal 36 keine Änderung der Überdeckung zwischen den Kolbenab schnitten 28 des Ventilschiebers 16 und der dem Rücklauf 34 zugeordneten Steuerkante 38 bewirkt, sondern daß diese Deh nung eine Vergrößerung des Steuerquerschnitts zwischen der dem Verbraucherkanal 36 zugeordneten Steuerkante 38 und dem entsprechenden Kolbenabschnitt 28 des Ventilschiebers 16 be wirkt. Diese Vergrößerung des Steuerquerschnitts vermag die aufgrund des erhöhten Lastdrucks vergrößerte Druckmittel leckage zu kompensieren, so daß der zum Verbraucher strömen de Druckmittelstrom im wesentlichen unverändert bleibt.With such a support element 46 , the point of application of the restoring force and that of the actuating device 18 , according to the invention, is transferred to a common point of application on the valve slide 16 , this point of application being the return 34 facing the end of the valve spool 16 . This ensures that an expansion of the valve spool 16 due to an increased load pressure in the consumer channel 36 no change in the overlap between the Kolbenab cut 28 of the valve spool 16 and the return 34 associated control edge 38 causes, but that this expansion an increase in the control cross section between the the control channel 38 assigned to the consumer channel 36 and the corresponding piston section 28 of the valve spool 16 acts. This increase in the control cross section is able to compensate for the increased pressure medium leakage due to the increased load pressure, so that the pressure medium flow flowing to the consumer remains essentially unchanged.

Der Grundgedanke der Erfindung, mittels eines Stützelements 46 den Angriffspunkt der Rückstellkraft und den der Betäti gungseinrichtung 18 auf die dem Rücklauf 34 zugewandte Seite des Ventilschiebers 16 zu übertragen, ist gleichermaßen beim in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ver wirklicht. Letzteres unterscheidet sich im wesentlichen durch die Anordnung der Rückstellfeder 26 und der Ausbildung des Stützelements 46 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.The basic idea of the invention, by means of a support element 46, the point of application of the restoring force and the actuating device 18 to transfer to the return 34 facing side of the valve spool 16 is equally realized in the second embodiment shown in FIG. 2 ver. The latter differs essentially from the exemplary embodiment according to FIG. 1 by the arrangement of the return spring 26 and the design of the support element 46 .

Gemäß Fig. 2 ist die Rückstellfeder 26 im Inneren der Axialbohrung 40 angeordnet und stützt sich einerseits an de ren verschlossenen Ende ab. Die zweite Abstützung bildet die Stirnfläche des Stützelements 46, das abschnittsweise in diese Axialbohrung 40 hineinragt und das mit seinem dazu entgegengesetzt liegenden Ende am Stopfen 22 anliegt. Das Stützelement 46 ist auf den Innendurchmesser der Axialboh rung 40 abgestimmt und wirkt dadurch gleichzeitig zur Ab stützung für die Rückstellfeder 26 als Führung bzw. als Zen trierung für den Ventilschieber 16. Im Zentrum des Stützele ments 46 ist ein Längskanal 54 ausgebildet, der den be schriebenen Druckausgleich zwischen den verbleibenden seit lichen Bereichen der Schieberbohrung 14 und dem Rücklauf 34 ermöglicht.Referring to FIG. 2, the return spring 26 is disposed inside the axial bore 40 and is supported at one end against the closed end from de ren. The second support forms the end face of the support element 46 , which protrudes in sections into this axial bore 40 and which abuts the stopper 22 with its opposite end. The support member 46 is matched to the inner diameter of the Axialboh tion 40 and thereby acts simultaneously to support for the return spring 26 as a guide or as Zen tration for the valve spool 16th In the center of the Stützele element 46 , a longitudinal channel 54 is formed, which allows the described pressure equalization between the remaining areas since union of the slide bore 14 and the return 34 .

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne vom Grund gedanken der Erfindung abzuweichen. So wäre es beispielswei se im Ausführungsbeispiel 2 denkbar, auf das Stützelement 46 ganz zu verzichten und statt dessen eine Rückstellfeder 26 einzusetzen, die sich vom Ende der Axialbohrung 40 im Ven tilschieber 16 bis zur Innenseite des Stopfens 22 erstreckt. Besonders wirksam lassen sich die erfindungsgemäßen Wegeven tile für hydraulische Regeleinrichtungen, insbesondere für Hubwerke bei Ackerschleppern einsetzen. Die Erfindung ist nicht auf die exemplarisch beschriebenen 3/2-Wegeventile eingeschränkt, sondern läßt sich auch auf andere Mehrwege ventile übertragen.Of course, changes or additions to the described embodiments are possible without departing from the basic idea of the invention. Thus, it would be conceivable, for example, in embodiment 2 to dispense entirely with the support element 46 and instead to use a return spring 26 which extends from the end of the axial bore 40 in the valve slide 16 to the inside of the plug 22 . The Wegeven tiles according to the invention can be used particularly effectively for hydraulic control devices, in particular for hoists in agricultural tractors. The invention is not limited to the exemplary 3/2-way valves, but can also be transferred to other multi-way valves.

Claims

1. Directional control valve ( 10 ) with a valve housing ( 12 ) which has a slide bore ( 14 ) in which to control pressure medium connections between at least one inlet ( 32 ), a return ( 34 ) and a consumer channel ( 36 ) at least one Valve slide ( 16 ) is guided displaceably and with an actuating device ( 18 ) which acts on the valve slide ( 16 ) against the force of a restoring device ( 26 ), characterized in that means are present which represent the force of the restoring device ( 26 ) and the Betätigungseinrich the device (18) to a common application point on the valve transfer slide (16) and that this common point to the handle (34) facing the end of the valve spool is the return (16).

2. Directional control valve according to claim 1, characterized in that the means comprise an opening formed on the valve slide (16), blind hole-like axial bore (40) and a bore in this Axial (40) at least partially into projecting support element (46), that the opening of Axialboh tion ( 40 ) is located at the end of the valve slide ( 16 ) facing away from the return ( 34 ) and that the axial bore ( 40 ) extends at least up to the area of the valve slide ( 16 ) going beyond the return ( 34 ).

3. Directional control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the resetting device ( 26 ) is arranged outside half of the axial bore ( 40 ) and on the valve housing ( 12 ) and on the end of the support element ( 46 ) projecting from the axial bore ( 40 ). supports.

4. Directional control valve according to one of claims 1 or 2, characterized in that the return device ( 26 ) is arranged within the axial bore ( 40 ) and on the valve slide ( 16 ) and in the axial bore ( 40 ) protruding end of the support element ( 46 ) supports.

5. Directional control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the slide bore ( 14 ) is closed by an actuating device ( 18 ) and opposite by a stopper ( 22 ) and that the position of this stopper ( 22 ) within the slide bore ( 14 ) can be changed with the help of an external drive device.

6. Directional control valve according to claim 5, characterized in that the drive device is a worm gear.

7. Hydraulic control device, in particular for hoists on agricultural tractors, with at least one directional valve ( 10 ) according to one of claims 1 to 6.