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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilvorrichtung mit einer
im Ventilgehäuse zumindest teilweise verlaufenden Fluidanschlußanordnung,
beinhaltend Anschlüsse, wie
- – einen
Druckversorgungsanschluß P zur Bereitstellung eines Arbeitsdruckes,
- – einen Rücklaufanschluß R,
- – einen Sektionsloadsensing-Anschluß LS,
- – zwei Steueranschlüsse P'A und
P'B sowie
- – zwei Nutzanschlüsse A, B zur Bereitstellung
eines Nutzanschlußdruckes,
und mit einer verfahrbaren
Steuereinrichtung zum zumindest teilweisen Ansteuern von Anschlüssen der
Fluidanschlußanordnung, wobei die Steuereinrichtung auf
zwei einander gegenüberliegenden Steuerseiten mit einem
Steuerdruck XA, XB einer
zuordenbaren Ansteuereinheit beaufschlagbar ist.
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Die
EP 1 370 773 B1 offenbart
ein Wegeventil zur Steuerung des Druckes und des Flusses von Hydrauliköl
von bzw. zu Nutzanschlüssen mindestens eines Verbrauchers,
bei dem der Druck und der Durchfluß mittels eines durch
mindestens einen Antrieb betätigbaren, in einer Schieberbohrung
verschiebbaren Schieberkolbens als Steuereinrichtung und damit in
Wirkverbindung stehenden Ringkanälen als Teil der Fluidanschlußanordnung
steuerbar ist, wobei im Symmetriemittelpunkt auf einer Symmetrieachse
ein Tankanschluß-Ringkanal R angeordnet ist und beidseits
sind weitere Ringkanäle symmetrisch angeordnet, die gleichfalls
Bestandteil der Fluidanschlußanordnung des Wegeventils
sind. Der Schieberkolben als Bestandteil der bekannten Steuereinrichtung
wird von einer Ansteuereinheit angesteuert, die den jeweiligen Steuerdruck
auf den gegenüberliegenden Steuerseiten des Schieberkolbens
vorgibt. Als Ansteuereinheit dient unter anderem ein an einer Seite
des eigentlichen Ventilgehäuses angeordneter Differentialzylinder,
der die Ansteuerung für beide Hubrichtungen des gegebenenfalls
auch zweigeteilten Schieberkolbens veranlaßt und der ein
separates Bauteil darstellt.
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Durch
die
WO 2006/005496
A1 ist eine gattungsgemäße Ventilvorrichtung,
insbesondere in Form einer Hubwerksventilanordnung, bekannt. Die bekannte
Lösung dient der Ansteuerung eines doppeltwirkenden Hubwerkes
oder eines Anbaugerätes eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges
mit einem stetig einstellbaren, eine Zumeßblende ausbildenden Wegeventil,
dem eine Individualdruckwaage zugeordnet ist, über die
ein Druckmittel-Volumenstrom zu einem Arbeitsanschluß A,
B strömt, wobei über einen anderen Arbeitsanschluß A,
B rückströmendes Druckmittel über das
Wegeventil zu einem Niederdruck- oder Tankanschluß T abströmt
und mit einem Druckbegrenzungsventil, das in einer Arbeitsleitung zwischen
dem Wegeventil und dem Arbeitsanschluß A, B angeordnet
ist.
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Das
Druckbegrenzungsventil ist vorzugsweise proportional einstellbar
ausgeführt, so dass der Druck in der Arbeitsleitung in
Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen
auf unterschiedliche Maximalwerte begrenzbar ist. Zur Ansteuerung
der Steuereinrichtung in Form des Schieberkolbens des angesprochenen
Wegeventils dient ein Steuer- oder Pilotventil, dessen fluidführende
Ausgangsanschlüsse an zwei Steuerleitungen angeschlossen
sind, die jeweils zu den stirnseitigen Steuerräumen des
Wegeventils geführt sind. Dabei ist die eine Steuerleitung, die
zu der weiter ablie genden Steuerraumseite des Wegeventils führt,
vom Steuer- oder Pilotventil kommend als lange, im Querschnitt sehr
dünne Verbindungsbohrung ausgeführt, wozu geeignete
Bohrwerkzeuge zur Verfügung gestellt werden müssen. Eine
hierzu vergleichbare Lösung ist auch in der
DE 603 04 663 T2 aufgezeigt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die bekannten Ventilvorrichtungen dahingehend weiter zu verbessern,
dass in sehr platzsparender Weise die konstruktive Lösung
erreicht ist, die im übrigen funktionssicher ist und kostengünstig
hergestellt werden kann. Eine dahingehende Aufgabe löst
eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1
in seiner Gesamtheit.
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Dadurch,
dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 für die Weiterleitung des Steuerdruckes von der Ansteuereinheit
zu der zuordenbaren Steuerseite der Steuereinrichtung ein medienleitender
Kanal dient, dessen Führungsbahn zumindest teilweise als
offene Kanalführung verläuft, die von einem Deckelteil
oder sonstigen Gehäuseteilen des mehrteilig ausgebildeten
Ventilgehäuses als Abschlußteil verschließbar
ist, ist eine Ventillösung geschaffen, bei der die Ansteuereinheit
vorzugsweise unter Einsatz der bereits genannten Steuer- oder Pilotventile
direkt auf die Steuereinrichtung, vorzugsweise in Form mindestens
eines Steuerkolbens oder Ventilkolbens, einwirken kann, ohne dass
hierfür ein zusätzlicher Betätigungskolben
in Form eines Differentialzylinders od. dgl. notwendig wäre.
Durch den Verzicht auf einen separaten Betätigungskolben kann
neben Herstellkosten auch der ansonsten notwendige Einbauraum eingespart
werden.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ersetzt der
medienleitende Kanal mit offener Kanalführung, der beispielsweise
mittels eines üblichen Fräswerkzeuges kostengünstig
herstellbar ist, die lange und dünne Verbin dungsbohrung
zum Herstellen der Druckverbindung zwischen Steuerseite der Steuereinrichtung
und der genannten Ansteuereinheit, so dass die Herstellkosten reduzierbar
sind und im übrigen kann in bauraumsparender Weise das
die offene Kanalführung abdeckende Deckel- oder sonstige
Gehäuseteil – auch bei hohen Fluiddrücken – sehr
dünnwandig ausgeführt werden, so dass insbesondere
sehr schmal aufbauende Ventillösungen erreichbar sind in
einer Breite, wie sie der sonstige Stand der Technik nicht zur Verfügung
stellen kann.
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Bei
mobilen Wegeventilen, wie im vorliegenden Fall, mit elektrischer
Ansteuerung wird immer häufiger aus Zweckmäßigkeitsüberlegungen
heraus und in bauraumsparender Weise die zuordenbare Ansteuerelektronik
in das Ventilgehäuse integriert. Bei vorgesteuerten Ventilen,
wie im vorliegenden Fall, wird ein Ansteuerdruck zur Bewegung des
Ventilschiebers oder Schieberkolbens entsprechend genutzt. Sofern
beidseitig angeordnete Ansteuereinheiten zum Einsatz kommen, besteht
die Aufgabe in einer kompakten und kostengünstigen Anordnung
der Ansteuerelektronik für die beiden Ansteuer- oder Pilotventile.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird den
dahingehenden Forderungen Rechnung getragen, wobei weder elektrische
noch hydraulische Steuerleitungen am Ventilgehäuse außen
verlegt werden müssen, was im Stand der Technik gleichfalls aufgezeigt
ist. Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtungslösung
findet vorzugsweise Anwendung bei sog. Kompaktmaschinen, vorzugsweise
eingesetzt im Rahmen der sog. Abgasnachbehandlung und bei Kühlern,
wobei die aktuellen Abgasrichtlinien in den wichtigen Industrieländern
hierzu einen immer höheren Bauaufwand fordern, so dass
für andere Komponenten, wie die angesprochene Hydrauliklösung,
insoweit immer weniger Bauraum verbleibt. Die mobilen Wegeventile
müssen also besonders schmal konzipiert sein, was mit der
erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilvorrichtung
erreicht ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im
folgenden wird die erfindungsgemäße hydraulische
Ventilvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach
der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen in prinzipieller
und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 einen
Längsschnitt durch die gesamte Ventilvorrichtung in perspektivischer
Darstellung;
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2 eine
Vorderansicht auf die Ventilvorrichtung nach der 1,
jedoch ohne Fluidführung in Form des Medienkanals und die
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3 einen
Ausschnitt betreffend den Ventilblock nach den 1 und 2 mit
den fluidführenden Leitungsteilen unter Einbezug der Fluidführung in
Form des Medienkanals nach der 1.
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Die
Figuren zeigen eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Fluidanschlußanordnung.
Die dahingehende Fluidanschlußanordnung 10 weist
einen Druckversorgungsanschluß P zur Bereitstellung eines
Arbeits- oder Pumpendruckes auf, einen Rücklaufanschluß R,
einen Sektionsloadsensing-Anschluß LS, zwei Steueranschlüsse
P'A und P'B sowie zwei
Nutzanschlüsse A, B auf. Die genannten Fluidanschlüsse
LS, P'A, RT und P'B,
A und B sind in einem Steuergehäuse 12 als Teil
des Ventilgehäuses 14 untergebracht. In Blickrichtung
auf die Figuren gesehen weist das untere Ende des Steuergehäuses 12 eine gemeinsame
Ringkanalanordnung 16 auf, in die bei Bedarf eine nicht
näher dargestellte Druckwaage eingesetzt werden kann, die
dann der genannten Fluidanschlußanordnung 10 in
Fluidströmungsrichtung vorgeschaltet ist und diese insoweit
mit ansteuern kann. Mit einer dahingehend vorgeschalteten Druckwaage
wäre beispielsweise die Funktion der sog. Mengenabschneidung
durch eine LS-Druckbegrenzung möglich, wobei eine dahingehende
Mengenabschneidung beispielsweise dann Sinn macht, wenn ein nicht
näher dargestellter Lenkzylinder angeschlossen an den Nutzanschlüssen
A, B am Anschlag steht und man zur Vermeidung von Überlastungen
die Zuflußmenge insoweit abschneiden möchte. Die
vorliegende Ventilvorrichtung kommt aber von ihrer Grundfunktion
her auch ohne eine dahingehend vorgeschaltete Druckwaage aus.
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Des
weiteren ist die erfindungsgemäße hydraulische
Ventilvorrichtung mit einer als Ganzes mit 18 bezeichneten
Steuereinrichtung ausgestattet. Die genannte Steuereinrichtung 18 ist
mit zwei in Blickrichtung auf die 1 und 2 gesehen
horizontal verschiebbaren Steuerschiebern 20, 22 ausgestattet, die
in ihrer nicht ausgelenkten, zentrierten Mitten- oder Neutralstellung
dargestellt sind. Die dahingehende Neutralstellung des jeweiligen
Steuerschiebers 20, 22 wird von zwei Federspeichern
unterstützt, die als Druckfedern 24, 26 ausgebildet
sind und in einem jeweils zuordenbaren Federraum 38, 40 innerhalb
der gezeigten Gehäuseanordnung integriert sind. Die gezeigte
Steuerschieberanordnung mit zwei Steuerschiebern 20, 22 kann
je nach Einsatzzweck des Wegeventils auch als einteilige und mithin einkolbige
Steueranordnung ausgebildet sein (nicht dargestellt). Im vorliegenden
Fall ist jedoch bevorzugt eine Zwei-Steuerschieberanordnung gewählt, wobei
sich die jeweiligen Steuerschieber 20, 22 an einem
zapfenförmigen Mittenanschlag 42 abstützen können;
ansonsten ist der konstruktive Aufbau des jeweiligen Steuerschiebers 20, 22 mit
innengeführtem, federabgestütztem Innenkolben 44 bekannt,
so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen
wird.
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Zum
Ansteuern der Steuereinrichtung 18 dient eine als Ganzes
mit 46 bezeichnete Ansteuereinheit, die als wesentliche
Komponente zwei übliche und daher nicht mehr näher
beschriebene Steuer- oder Pilotventile 48, 50 aufweist.
Ausgangsseitig liefern die beiden Pilotventile 48, 50 zwei
gegenläufig wirkende Steuerdrücke XA bzw.
XB, die in dem jeweiligen zuordenbaren Federraum 38 bzw. 40 anstehen und
insoweit die beiden einander gegenüberliegenden Steuerseiten
der Steuereinrichtung 18 mit den beiden Steuerschiebern 20, 22 beeinflussen.
Zum Eindringen des Steuerdruckes XA von
der Ausgangsseite des Pilotventils 48 auf die zugeordnete
Steuerseite in Form des ersten Federraumes 38 dient eine Schrägbohrung 52 im
Ansteuergehäuse 54, das Bestandteil des Ventilgehäuses 14 ist,
und in dem zumindest teilweise die Leistungs- oder Ansteuerelektronik 56 beinhaltet
ist, wobei die Darstellung nach den 1 und 2 nur
die oben dargestellten beiden Steckerteile als elektrische Anschlußverbindung aufzeigt.
Die beiden Steuer- oder Pilotventile 48, 50 sind
gemäß Darstellung nach den 1 und 2 in vertikaler Übereinanderanordnung
dargestellt und ihre betätigbaren Ventilkolben 58 weisen
Einstellrichtungen auf parallel zur jeweiligen Verschiebelängsachse
der beiden Steuerschieber 20, 22.
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Im übrigen
greift der in Blickrichtung auf die 1 und 2 gesehen
linke Steuerschieber 22 in eine zentrische Mittenausnehmung 60 zwischen
die beiden Ventile 48, 50 in das Ansteuergehäuse 54 ein. Das
Ansteuergehäuse 54 ist in der Art einer Flanschanschlußlösung
mit der linken Stirnseite des Steuergehäuses 12 verbunden,
um dergestalt eine flach aufgebaute Ventillösung zu realisieren.
Auf der gegenüberliegenden Stirnseite mündet der
rechte Steuerschieber 22 in ein Anschlußgehäuse 62 aus, das
wiederum zur Realisierung des schmal aufbauenden Ventils in der
Breite nur eine geringfügige Abmessung aufweist und sich
insoweit an der gegenüberliegenden Stirnseite des Steuergehäuses 12 gleichfalls
in der Art einer Flanschanschlußlösung ohne Überstand
anschließt. Die jeweilige Flanschverbindung wird über übliche
Schraubverbindungslösungen 64 realisiert, wobei
der einfacheren Darstellung wegen nicht alle Befestigungsschrauben
dargestellt sind. Das Anschlußgehäuse 62 stellt
darüber hinaus einen einfacheren Montageaufbau sicher und erlaubt
zu Wartungszwecken eine Demontage der Gesamt-Ventilanordnung. Steuergehäuse 12,
Ansteuergehäuse 54 sowie Anschlußgehäuse 62 bilden zusammen
das mehrteilige Ventilgehäuse 14 aus.
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Für
die Weiterleitung des Steuerdruckes XB von
der Ansteuereinheit 46 zu der zuordenbaren rechts angeordneten
Steuerseite der Steuereinrichtung 18 ist ein medienleitender
Kanal, insbesondere fluidführender Kanal 66 vorhanden,
dessen Führungsbahn sich insbesondere aus der Darstellung nach
den 1 und 3 ergibt und der einfacheren Darstellung
wegen in der 2 weggelassen ist. Insbesondere
ist eine offene Kanalführung realisiert, die von einem
Deckelteil oder sonstigen Gehäuseteilen des mehrteilig
ausgebildeten Ventilgehäuses 14 als Abschlußteil
verschließbar ist. Bei der Ausführungsform nach
der 3 wäre ein Abschluß des offenen Kanals 66 mit
einem quaderförmigen und flach ausgestalteten Deckelteil
denkbar, das als Bestandteil des Ventilgehäuses und mithin
als Abschlußteil mit dem sonstigen Ventilgehäuse 14 zu
verbinden ist, beispielsweise, indem man das Deckelteil über
eine nicht näher dargestellte Schraubverbindung mit dem sonstigen
Ventilgehäuse 14 verbindet. Bei der Ausführungsform
nach der 1, die im wesentlichen einen
Längsschnitt durch das ansonsten hälftig dargestellte
Ventilgehäuse 14 betrifft, müßte
die entsprechend korrespondierend ausgebildete Ventilgehäuseseite,
die insoweit die andere Hälfte darstellt, mit dem dargestellten
Ventilgehäuse fluiddicht verbunden werden. Das dahingehend
zu dem gezeigten Gehäuseteilstück komplementär
ausgebildete Gehäuseteilstück könnte
dann vergleichbar der Darstellung nach der 1 eine entsprechende
Kanalführung eines Kanals aufweisen, der dann mit dem gezeigten Kanal 66 entsprechend
medienführend zusammenwirkt.
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Die
Führungsbahn des Medienkanals 66 ist bis auf die
beiden Mediendurchtrittsstellen 68, 70 zur zuordenbaren
Steuerseite der Steuereinrichtung 18 und zur Ansteuereinheit 46 mittels
einer Dichteinrichtung 72, die der einfacheren Darstellung
wegen in der 1 nicht dargestellt ist, gegenüber
dem aufsetzbaren Abschlußteil (Deckelteil oder Ventilgehäuseteil)
medien- insbesondere fluiddicht separiert. Als Dichteinrichtung 72 kann
eine umlaufende Lippendichtung (3) aus Elastomermaterial
od. dgl. dienen, die beispielsweise in eine Umfangsnut einlegbar ist,
die den jeweils angesprochenen Medienkanal 66 mit den beiden
Mediendurchtrittsstellen 68, 70 dichtend umschließt.
Wie des weiteren die 1 und 3 zeigen,
weist die Führungsbahn des Medienkanals 66 einen
ersten Bahnabschnitt 74 auf, der in Blickrichtung auf die
Figuren gesehen im wesentlichen horizontal angeordnet ist und parallel
zu den Verschieberichtungen der Steuerschieber 20, 22.
Zu seinem jeweils freien Ende hin mündet dieser erste mittige
Bahnabschnitt in zwei weitere Bahnabschnitte 76, die gegenüber
dem ersten Bahnabschnitt 74 eine nach unten verlaufende
Schrägneigung aufweisen. Die wiederum beiden freien Enden
der geneigten Bahnabschnitte 76 münden dann in
jeweils zwei Endabschnitte 78 als dritte Bahnabschnitte
ein, die wiederum in horizontaler Anordnung parallel zum ersten Bahnabschnitt 72 verlaufen.
In die dahingehenden Endabschnitte 78 münden dann
jeweils die Mediendurchtrittsstellen 68, 70 ein.
Der insoweit symmetrisch aufgebaute Medienkanal 76 hat
sich für eine laminare Strömungsführung
als besonders günstig erwiesen, so dass etwaige Verlustleistungen
bei der Fluidführung, beispielsweise bedingt durch Turbulenz,
nicht entstehen.
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Die
erfindungsgemäße Ventilvorrichtung wird besonders
bevorzugt für die Ansteuerung von Hydrauliköl
eingesetzt; es sind aber auch andere Anwendungen denkbar, bei denen
das Medium gasförmig ist, beispielsweise zur Realisierung
eines Pneumatikventils oder andere Fluide betrifft, wie Kraftstoffe,
Kühlschmierflüssigkeiten etc.. Wie des weiteren die 1 zeigt,
mündet das Steuer- oder Pilotventil 50 auf seiner
Ausgangsseite in einen fluidführenden Pilotraum 80 aus,
der über nur eine teilweise dargestellte Schrägbohrung 82 (1, 3)
in die Mediendurchtrittsstelle 68 ausmündet. Eine
entsprechende Schrägkanalführung 84 (3)
ist vorgesehen für die Verbindung des Medienkanals 76 über seine
Durchtrittsstelle 70 mit dem rückwärtigen
Federraum 40 der Steuereinrichtung 18.
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Mit
der genannten Fluidführungsanordnung steuern die beiden
Pilotventile 48, 50 jeweils die zugehörige
Stirnseite des Steuerschiebers 20, 22 an. Das
in Blickrichtung auf die 1 gesehen obere Steuer- oder
Pilotventil 48 steuert insoweit den Druck XA in
der linken Druckkammer am linken Ende des Steuerschiebers 20 an,
wohingegen das untere Pilotventil 50 den Druck XB in der Ansteuerleitung zur rechten Stirnseite
des Steuerschiebers 22 vorgibt. Dank der erfindungsgemäßen
Ventilvorrichtungsanordnung besteht keine Notwendigkeit, einen zusätzlichen
Differential- oder Betätigungskolben zur Ansteuerung einzusetzen,
um zur gewünschten schmal aufbauenden Ventilauslegung zu
kommen. Statt einen langen, dünnen Bohrer, der versagensanfällig ist,
zur Herstellung der Druckführung bei einer alternativen
Ausführungsform einzusetzen, kann der beschriebene medienführende
Kanal 66 in sehr günstiger Fertigungsweise mittels
eines stabilen Fräswerkzeuges erstellt werden, so dass
die Ausschußraten des Ventils bei der Herstellung gegen
Null gehen.
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Es
ist für einen Durchschnittsfachmann überraschend,
dass er durch die aufgezeigte Ventilbauweise, bei der das Ansteuergehäuse 54 mit
allen wichtigen Baukomponenten stirnseitig an das sonstige Steuergehäuse 12 überstandsfrei
mit den wesentlichen Ventilkomponenten angeflanscht ist, zu derart schmal
gehaltenen Ventilbauweisen gelangt, die trotz der Komplexität
des Ventils Bauweisen mit einer Breite von weniger als 40 mm zulassen.
Kommt es dergestalt nicht darauf an, die Baugröße
der Ventilvorrichtung sehr klein oder schmal zu halten, entsteht
insoweit bei der erfindungsgemäßen Lösung
ein weiterer konstruktiver Freiheitsgrad, indem man dann eben die
leistungsführenden Kanäle größer
gestalten kann, was es einfacher macht, die benötigten
Fluidmengen für die Arbeitsanschlüsse sinnfällig
zu gestalten, insbesondere können größere
Fluidvolumina beherrscht werden. Durch den niedrigen Ansteuerdruck
in der nutartigen Verbindungskanal konstruktion kann der Wandabstand
zu den druckführenden Druckräumen klein gewählt
werden, so dass die zusätzliche Druckbelastung auf die
jeweilige Flanschfläche klein bleibt, was wiederum der
Funktionssicherheit der Ventilvorrichtung als Ganzes zugute kommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1370773
B1 [0002]
- - WO 2006/005496 A1 [0003]
- - DE 60304663 T2 [0004]