DE102015214831A1

DE102015214831A1 - Regelventilanordnung für eine Pumpe und hydrostatische Axialkolbenpumpe mit einer solchen Regelventilanordnung

Info

Publication number: DE102015214831A1
Application number: DE102015214831.9A
Authority: DE
Inventors: Fabian Ruethschilling; Carola Diebold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-02-09

Abstract

Offenbart ist ein vorgesteuertes Förderstromregelventil für eine Pumpe, dessen Vorsteuerventil bei seiner Beaufschlagung mit Pumpendruck auf eine Druckwaage des Förderstromregeventils derart einwirken kann, dass diese eine Verbindung von ihrem Pumpenanschluss zu ihrem Stelldruckanschluss aufsteuert oder weiter aufsteuert. Gemäß einer ersten prinzipiellen Variante verringert das Vorsteuerventil dabei einen Steuerdruck, der in Richtung einer Zusteuerung der genannten Verbindung wirkt. Gemäß einer zweiten prinzipiellen Variante beaufschlagt das Vorsteuerventil eine weitere Steuerdruckfläche der Druckwaage mit dem Pumpendruck direkt in Richtung einer Aufsteuerung der genannten Verbindung.

Description

Die Erfindung betrifft Regelventilanordnung mit einem Förderstromregelventil für eine hydrostatische Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine hydrostatische Axialkolbenpumpe mit einer derartigen Regelventilanordnung.
Förderstromregelventile für Pumpen versorgen über einen Stelldruckanschluss eine Verstellvorrichtung der Pumpe mit Stelldruckmittel, wodurch der Förderstrom der Pumpe verringert wird. Das Förderstromregelventil ist als stetig verstellbare Druckwaage ausgebildet und kann den Stelldruckanschluss mit dem Pumpendruck der Pumpe verbinden oder ihn zu einem Tank entlasten. Dazu ist ein Ventilkörper der Druckwaage einerseits vom Pumpendruck und andererseits von einem Steuerdruck und der Kraft einer Regelfeder beaufschlagt. Wenn die Differenz zwischen dem Pumpendruck und dem Steuerdruck zunimmt, wird der Stelldruckraum mit Druckmittel aus der Pumpenleitung beaufschlagt und so der Förderstrom der Pumpe, z.B. bei einer Schrägscheibenpumpe durch Einschwenken, verringert. Wenn die Differenz zwischen dem Pumpendruck und dem Steuerdruck abnimmt, wird der Stelldruckraum zum Tank entlastet und so der Förderstrom, z.B. durch Ausschwenken, erhöht.
In der Druckschrift DE 34 13 866 C2 ist ein derartiges Förderstromregelventil gezeigt, das eine Steuerdruckleitung für den Steuerdruck aufweist, der zusammen mit der Regelfeder die Druckwaage des Förderstromregelventils in Richtung einer Erhöhung des Förderstroms der Pumpe beaufschlagt. Um den Pumpendruck der zu regelnden Pumpe indirekt zu begrenzen ist an der Steuerdruckleitung ein Druckbegrenzungsventil angeordnet, dessen Ansprechdruck über die Einstellung einer Federkraft einstellbar ist. Damit kann der Steuerdruck den eingestellten Wert nicht überschreiten, und der Förderstrom der Pumpe bei einem um das Äquivalent der Regelfeder höheren Pumpendruck von dem Förderstromregelventil nicht weiter erhöht werden.
Die Druckschrift DE 43 21 637 A1 offenbart ein Förderstromregelventil, dessen Steuerdruck über ein elektrisch gesteuertes Druckbegrenzungsventil begrenzt ist, das an die Steuerdruckleitung angeschlossen ist. Auch damit kann der Steuerdruck den gewählten Wert nicht überschreiten, und der Förderstrom der Pumpe bei dem entsprechenden Pumpendruck von dem Förderstromregelventil nicht weiter erhöht werden.
Nachteilig an derartigen vorgesteuerten Förderstromregelventilen für Pumpen ist, dass bei einer Erhöhung des Pumpendrucks keine direkte und schnelle Verringerung des Förderstroms der Pumpe über das als Vorsteuerventil dienende Druckbegrenzungsventil möglich ist.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen vorgesteuerten Förderstromregelventil für eine Pumpe zu schaffen, dessen Ansprechzeit bei einer Erhöhung des Pumpendrucks verringert ist. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axialkolbenpumpe mit einem Regelventil zu schaffen, deren Ansprechzeit für ein Einschwenken bei einer Erhöhung des Pumpendrucks verringert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Regelventilanordnung mit einem Förderstromregelventil für eine Pumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Axialkolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17.
Die beanspruchte Regelventilanordnung ist zur Versorgung eines Stelldruckraums einer Verstellvorrichtung einer hydrostatischen verstellbaren Pumpe ausgebildet, wobei eine Befüllung des Stelldruckraumes eine Verringerung des Förderstroms der Pumpe bewirkt. Dazu hat die Regelventilanordnung einen Stelldruckanschluss, der mit dem Stelldruckraum verbindbar ist, und ein Förderstromregelventil, das von einer Druckwaage gebildet ist. Ein Ventilkörper der Druckwaage ist einerseits über eine erste Steuerfläche mit dem Pumpendruck eines Pumpenanschlusses und anderseits mit dem Steuerdruck eines Steuerdruckanschlusses und der Kraft einer Regelfeder beaufschlagt. Wenn der Pumpendruck über die Summe aus Steuerdruck und dem Äquivalent der Regelfeder steigt, steuert die Druckwaage eine Verbindung des Pumpenanschlusses mit dem Stelldruckanschluss stetig auf. Wenn der Pumpendruck unter die Summe aus Steuerdruck und dem Äquivalent der Regelfeder absinkt, steuert die Druckwaage eine Verbindung des Stelldruckanschluss mit einem Tankanschluss stetig auf. Weiterhin hat die Regelventilanordnung ein Vorsteuerventil, dessen Ventilkörper erfindungsgemäß vom Pumpendruck des Pumpenanschlusses gegen die Kraft einer Feder stetig aufsteuerbar ist, wodurch über das Vorsteuerventil die Verbindung des Steuerdruckanschlusses mit dem Tankanschluss und damit über das Förderstromregelventil die Verbindung des Pumpenanschlusses mit dem Stelldruckanschluss stetig aufsteuerbar ist. Damit kann der Stelldruckraum der Verstellvorrichtung einer zu regelnden Pumpe direkt und schnell befüllt werden, wodurch das Fördervolumen der Pumpe verringert wird.
Vorzugsweise ist die Kraft der Feder und/oder der Regelfeder einstellbar. Die Feder und die Regelfeder können gleich sein. Die Feder und/oder die Regelfeder können über gleiche Federteller gegen den zugeordneten Ventilkörper gespannt sein. Mit beiden Weiterbildungen alleine oder in Kombination ist die Anzahl der Gleichteile erhöht, so dass der Montageaufwand verringert ist.
Ein vom Ventilkörper des Förderstromregelventils begrenzter Steuerdruckraum ist vorzugsweise mit dem Steuerdruckanschluss über eine Durchgangsausnehmung eines Ventilgehäuses verbunden. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist in die Durchgangsausnehmung eine Drossel eingesetzt, z.B. eingeschraubt. Weiterhin kann im Steuerdruckraum die Regelfeder aufgenommen sein, wodurch Bauraum eingespart wird.
Bei einer besonders kompakten Weiterbildung sind die beiden Ventile gemeinsam in einer Einschraubpatrone aufgenommen. Diese kann modular in das jeweilige Gehäuse verschiedener Pumpen eingeschraubt werden, wodurch die Verbindungen der Anschlüsse der Regelventilanordnung mit den Anschlüssen der Pumpe hergestellt werden. Vorzugsweise sind die beiden Ventilkörper parallel zueinander.
Der Steuerdruckanschluss kann als Steuerdruck-Umfangsbereich der Einschraubpatrone gebildet sein, und z.B. durch beidseitige Nuten für Dichtringe begrenzt sein. Der Steuerdruck-Umfangsbereich und der Steuerdruckraum sind durch die Durchgangsausnehmung miteinander verbunden.
Bei einer kompakten Ausgestaltung ist in dem Ventilgehäuse ein Steuerdruckkanal vorgesehen, der den Steuerdruckraum des Förderstromregelventils mit einer Ventilbohrung des Vorsteuerventils verbindet, wobei eine Mündung des Steuerdruckkanals in die Ventilbohrung des Vorsteuerventils einen Eingang des Vorsteuerventils bildet. Dabei kann es sich gemäß einer ersten prinzipiellen Variante der Erfindung um genau einen Eingang oder gemäß einer zweiten prinzipiellen Variante der Erfindung um einen von zwei Eingängen handeln.
Wenn der Steuerdruckkanal schräg in der Einschraubpatrone angeordnet ist, können der Steuerdruckraum und ein Federraum des Vorsteuerventils etwa gleich lang sein. Wenn hingegen der Steuerdruckraum des Förderstromregelventils länger als der Federraum des Vorsteuerventils ist, kann der Steuerdruckkanal quer in der Einschraubpatrone angeordnet sein, wodurch der fertigungstechnische Aufwand bei seiner Bohrung minimiert ist.
Fertigungstechnisch einfach ist es in beiden Fällen, wenn eine Durchgangsausnehmung für den Steuerdruckanschluss, in dem die Drossel eingesetzt sein kann, und der Steuerdruckkanal miteinander fluchten.
Der Steuerdruck kann der höchste Lastdruck aller von der Pumpe versorgten Verbraucher sein, der an den als Load-Sensing-Anschluss dienenden Steuerdruckanschluss der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung gemeldet wird.
Der Tankanschluss kann als Tankdruck-Umfangsbereich der Einschraubpatrone gebildet sein, und z.B. durch beidseitige Nuten für Dichtringe begrenzt sein. Wenn die Ventilbohrung des Förderstromregelventils über zumindest einen Tankkanal direkt mit dem Tankdruck-Umfangsbereich verbunden ist, ist ein ungedrosseltes, schnelles, vom Vorsteuerventil unabhängiges Abströmen des Stelldruckmittels vom Stelldruckanschluss zum Tankdruck-Umfangsbereich möglich. Damit ist eine schnelle Erhöhung des Förderstroms der durch die erfindungsgemäße Regelventilanordnung geregelten Pumpe möglich.
Vorzugsweise ist die Ventilbohrung des Förderstromregelventils über zumindest drei Mündungen direkt mit dem Tankdruck-Umfangsbereich verbunden, die durch eine – im Querschnitt der Einschraubpatrone – T-förmige Bohrung erzeugt sind. Dann sind Totwassergebiete vermieden.
Auch ein Federraum des Vorsteuerventils kann über eine Entlastungsbohrung mit dem Tankdruck-Umfangsbereich verbunden sein.
Die Entlastungsbohrung kann schräg in der Einschraubpatrone angeordnet oder im Ventilkörper des Vorsteuerventils gebildet sein, und mehrere gleichmäßig am Umfang des Ventilkörpers verteilte Mündungsbohrungen aufweisen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Vorsteuerventils der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung erstreckt sich vom Pumpenanschluss zum Ventilkörper des Vorsteuerventils ein zusätzlicher Ventilschieber. Damit besteht die Möglichkeit, bei besonders großem Hub eine zusätzliche Steuerkante zu öffnen, die den Pumpenanschluss mit dem Stelldruckanschluss verbindet um ein noch schnelleres Einschwenken der Pumpe zu erreichen.
Der Stelldruckanschluss kann als Stelldruck-Umfangsbereich der Einschraubpatrone gebildet sein, und z.B. durch beidseitige Nuten für Dichtringe begrenzt sein. Der zusätzliche Ventilschieber kann eine Querbohrung der Einschraubpatrone durchsetzen, die einen Stelldruckkanal bildet.
Bei einer ersten bevorzugten ersten prinzipiellen Variante der Erfindung ist das Vorsteuerventil ein Druckregelventil mit genau einem Eingang, der von der Mündung des Steuerdruckkanals gebildet ist. Mit dem Druckregelventil ist der Steuerdruck begrenzbar oder absenkbar. Mit dieser Manipulation des Steuerdruckes ist eine schnelle Verringerung des Förderstroms der durch die erfindungsgemäße Regelventilanordnung geregelten Pumpe möglich. Die Verringerung des Förderstroms kann Priorität haben.
Dabei kann die erste Variante der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung einen variablen Druckteiler für den Steuerdruck aufweisen, da zwischen dem Steuerdruckanschluss und dem Tankanschluss die festen Drossel und eine variable vom Vorsteuerventil gebildete Drossel vorgesehen sind, zwischen denen der begrenzbare oder absenkbare Steuerdruck für das Förderstromregelventil abgegriffen ist.
Damit die Absenkung des Steuerdruckes aufrecht erhalten werden beziehungsweise damit der ursprüngliche Steuerdruck nicht aufrecht erhalten werden kann, ist die Drossel kleiner als der von dem Vorsteuerventil aufgesteuerte Öffnungsquerschnitt.
Gemäß einer zweiten prinzipiellen Variante kann über das Vorsteuerventil eine weitere Steuerdruckfläche des Ventilkörpers des Förderstromregelventils mit dem Pumpendruck in einer Richtung entgegen der Kraft der Regelfeder beaufschlagt werden. Dazu ist ein Ausgang des Vorsteuerventils mit der weiteren Steuerdruckfläche verbunden.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe, deren Förderstrom über eine Schrägscheibe einstellbar ist, hat eine vorbeschriebene Regelventilanordnung.
Alternativ zu der Drossel im Ventilgehäuse gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Regelventilanordnung kann die Drossel auch in einer Steuerdruckleitung oder einer Anschlussplatte der Axialkolbenpumpe vorgesehen sein.
Die Steuerdruckleitung kann eine Load-Sensing-Leitung sein, und der Steuerdruck der höchste Lastdruck aller von der Axialkolbenpumpe versorgten Verbraucher.
Besonders bevorzugt wird eine Weiterbildung, bei der die Regelventilanordnung mit ihrer Einschraubpatrone in ein Gehäuse der Axialkolbenpumpe eingeschraubt ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Regelventilanordnung für eine Pumpe sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigen
1 eine Schaltplan einer ersten prinzipiellen Variante der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung,
2 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 in einer perspektivischen Ansicht einen Ventilkörper des Vorsteuerventils der Regelventilanordnung aus 2,
5 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
6 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
7 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, und
8 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung einer zweiten prinzipiellen Variante.
1 zeigt einen Schaltplan einer ersten prinzipiellen Variante der Erfindung, der die ersten fünf Ausführungsbeispiele gemäß den 2 bis 7 der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung zugeordnet sind. Ein Förderstromregelventil 1 hat einen stetig verstellbaren Ventilkörper 2. Dieser ist gemäß dem Prinzip einer Druckwaage einerseits vom Pumpendruck eines Pumpenanschlusses P und andererseits vom Steuerdruck eines Steuerdruckanschlusses X beaufschlagt. Der Steuerdruck wirkt in einem Steuerdruckraum 3. Auf der Seite des Steuerdruckraums 3 und in Richtung des Steuerdrucks wirkt zudem eine in ihrer Kraft einstellbare Regelfeder 4 auf den Ventilkörper 2.
Wenn der Steuerdruck am Steuerdruckanschluss X und das Äquivalent der Regelfeder 4 gemeinsam den Pumpendruck am Pumpenanschluss P übersteigen, wird der Ventilkörper 2 stetig in die in 1 gezeigte Stellung verstellt, in der ein Stelldruckanschluss A mit einem Tankanschluss T verbunden wird. Wenn der Pumpendruck am Pumpenanschluss P hingegen größer als der Steuerdruck plus dem Äquivalent der Regelfeder 4 ist, wird der Ventilkörper 2 derart stetig verstellt, dass der Stelldruckanschluss A zunehmend mit dem Pumpenanschluss P verbunden wird.
An den Stelldruckanschluss A ist eine Stellkammer eines Stellzylinders einer Verstellvorrichtung einer hydrostatischen Axialkolbenpumpe angeschlossen, deren Fördervolumen gemäß dem Schrägscheibenprinzip verstellbar ist (nicht gezeigt). Wenn die Stellkammer über den Stelldruckanschluss A mit Stelldruckmittel befüllt wird, wird eine Schwenkwiege der Axialkolbenpumpe eingeschwenkt, wodurch deren Fördervolumen verringert wird. Wenn das Förderstromregelventil 1 über seinen Stelldruckanschluss A Stelldruckmittel aus der Stellkammer entlässt, wird der Förderstrom der Axialkolbenpumpe erhöht.
Die erfindungsgemäße Regelventilanordnung hat zudem ein Vorsteuerventil 6 mit einem stetig verstellbaren Ventilkörper 8. Dieser ist in eine Öffnungsrichtung vom Pumpendruck des Pumpenanschluss P beaufschlagt, während er in eine Schließrichtung von der Kraft einer einstellbaren Feder 10 beaufschlagt ist. So wird eine Verbindung eines Eingangs 12 des Vorsteuerventils 6 mit einem Tankanschluss T der Regeventilanordnung gesteuert. Der Eingang 12 des Vorsteuerventils 6 ist über einen Steuerdruckkanal 14 mit dem Steuerdruckraum 3 des Förderstromregelventils 1 verbunden.
Wenn der Pumpendruck am Pumpenanschluss P das Äquivalent der Feder 10 übersteigt, wird das Vorsteuerventil 6 stetig aufgesteuert, so dass der Steuerdruckraum 3 über den Eingang 12 des Vorsteuerventils 6 zum Tankanschluss T entlastet wird.
Damit eine andauernde Entlastung des Steuerdruckraumes 3 möglich ist, muss eine Drossel 16 vorgesehen werden. Diese kann in einem Ventilgehäuse der Regelventilanordnung oder auch abweichend in einer Steuerdruckleitung der betroffenen Axialkolbenpumpe vorgesehen sein.
Der Steuerdruck ist ein Load-Sensing-Druck und damit der höchste Lastdruck aller von der Axialkolbenpumpe versorgten Verbraucher (nicht gezeigt). Der Steuerdruckanschluss X ist ein Load-Sensing-Anschluss.
2 zeigt in einem Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung nach der ersten prinzipiellen Variante aus 1. Das Ventilgehäuse ist als Einschraubpatrone 18 ausgebildet, die in ein Gehäuse der Axialkolbenpumpe eingeschraubt werden kann, wodurch Druckmittelverbindungen mit entsprechenden Anschlüssen und Kanälen der Axialkolbenpumpe hergestellt werden. Ausgehend von demjenigen (in 2 linken) Endabschnitt der Einschraubpatrone 18, der in das Gehäuse der Axialkolbenpumpe eingeschraubt wird, ist zunächst ein Pumpendruck-Bereich P vorgesehen, der über einen Dichtring von einem Stelldruck-Umfangsbereich A getrennt ist, der wiederum über einen Dichtring von einem Tankdruck-Umfangsbereich T getrennt ist, und der wiederum über einen Dichtring von einem Steuerdruck-Umfangsbereich X getrennt ist. Der Steuerdruck-Umfangsbereich X ist über einen weiteren Dichtring von dem (in 2 rechten) Bereich der Einschraubpatrone 18 getrennt, der aus dem Gehäuse der Axialkolbenpumpe herausragt.
Im Pumpendruck-Bereich sind stirnseitig zwei kurze Kanäle angeordnet, die gemeinsam den Pumpenanschluss P bilden. Im Innern des Stelldruck-Umfangsbereichs sind ein durchgehende Querbohrung 21 und eine Querbohrung 21 vorgesehen, die gemeinsam eine T-Form bilden. Im Innern des Tankdruck-Umfangsbereichs T sind zwei durchgehende Querbohrungen 19 vorgesehen, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Der Steuerdruck-Umfangsbereich X ist über eine Durchgangsausnehmung mit dem Steuerdruckraum 3 verbunden, wobei die Durchgangsausnehmung derart positioniert ist, dass eine Bohrachse 26 des Steuerdruckkanals 14 mit der Durchgangsausnehmung zusammenfällt. In die Durchgangsausnehmung ist beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Drossel 16 eingeschraubt.
Die Einschraubpatrone 18 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgestaltet und weist in ihrem Innern parallel zueinander das Förderstromregelventil 1 und das Vorsteuerventil 6 auf.
Der Ventilkörper 2 und die entsprechende Ventilbohrung des Förderstromregelventils 1 haben einen größeren Durchmesser, als der Ventilkörper 8 und die entsprechende Ventilbohrung des Vorsteuerventils 6. An der vom Pumpendruck-Bereich der Einschraubpatrone 18 abgewandten Endabschnitt der beiden Ventilkörper 2, 8 ist jeweils ein baugleicher Federteller angesetzt und von der Regelfeder 4 beziehungsweise der Feder 10 mit einer jeweiligen Spannkraft beaufschlagt. Die beiden Federn 4, 10 stützen sich dabei gehäuseseitig an jeweiligen Spannteilen ab, die in die Einschraubpatrone 18 eingeschraubt sind und die über ihre Position die Vorspannung der jeweiligen Feder 4, 10 bestimmen.
Die Regelfeder 4 ist im Steuerdruckraum 3 aufgenommen, während die Feder 10 in einem Federraum 20 aufgenommen ist, der über eine Entlastungsbohrung 22 mit dem Tankdruck-Umfangsbereich verbunden ist. Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die Entlastungsbohrung schräg in die Einschraubpatrone 18 eingebracht.
Der Ventilkörper 8 des Vorsteuerventils 6 hat einen etwa symmetrischen Aufbau. In der Mitte ist ein Kolbenhals vorgesehen, über den bei einem Öffnen des Vorsteuerventils 6 das Steuerdruckmittel vom Eingang 12 zur Querbohrung 19 des Tankanschlusses T strömen kann. Der Kolbenhals ist beidseitig von einem jeweiligen Kolbenbund begrenzt, der eine weitgehende Druckdichtigkeit herstellt. An den beiden Endabschnitten des Ventilkörpers 8 ist jeweils eine stößelartige Verlängerung vorgesehen, wobei die eine Verlängerung eine Anlage für den Federteller bietet, während die andere Verlängerung in der in 2 gezeigten geschlossenen Stellung des Vorsteuerventils 6 an einem radialen Anschlagstift 24 anliegt.
Da der Eingang 12 des Vorsteuerventils 6 axial beabstandet zum Endabschnitt des Steuerdruckraums 3 ist, ist der Steuerdruckkanal 14 schräg in die Einschraubpatrone 18 entlang der Bohrachse 26 eingebracht.
Im Bereich des Eingangs 12 des Vorsteuerventils 6 an der dem Steuerdruckkanal 14 gegenüber liegenden Seite ist ein radialer Kanalabschnitt vorgesehen, in den eine Madenschraube 28 mit symmetrischer Anströmung eingesetzt ist. Abweichend von der zeichnerischen Darstellung gemäß 2 fallen die Madenschraube 28 und die Mündung der Entlastungsbohrung 22 in den Tankdruck-Umfangsbereich T nicht zusammen.
Ein Ausgang des Vorsteuerventils 6 ergibt sich an der Kreuzung seiner Ventilbohrung mit der durchgehenden Querbohrung 19 des Tankanschlusses T. Da zwischen den beiden Ventilbohrungen der beiden Ventile 1, 6 die weitere durchgehende Querbohrung 19 rechtwinklig zur ersten durchgehenden Querbohrung 19 vorgesehen ist, ergibt sich am Ausgang des Vorsteuerventils 6 eine symmetrische Abströmung.
3 zeigt in einem Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung gemäß der ersten prinzipiellen Variante aus 1. Durch eine Verkürzung des Federraums 20 des Vorsteuerventils 6 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Versatz des Eingangs 12 des Vorsteuerventils 6 (in 3 nach rechts) in Richtung zum äußeren Endabschnitt der Einschraubpatrone 18 möglich. Damit kann der Steuerdruckkanal 14 als fertigungstechnisch vorteilhafte Querbohrung ausgeführt sein. Weiterhin ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der speziell für den Ventilkörper 8 des Vorsteuerventils 6 vorgesehene Anschlagstift 24 entfallen, so dass der Anschlagstift 30 für beide Ventilkörper 2, 8 als Anschlag dient. Durch die beiden genannten Maßnahmen und zusätzlich durch den Entfall des Federtellers der Feder 10 vergrößert sich der Abstand zwischen dem Anschlag für den Ventilkörper 8 und der Anlage der Feder 10. Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Ventilkörper 8 des Vorsteuerventils 6 zweiteilig. Der Hauptteil des Ventilkörpers 8 erstreckt sich von der Feder 10 bis über den Bereich der durchgehenden Querbohrung 19 des Tankanschlusses T. Ein zusätzlicher Ventilschieber 32 ist zwischen dem Ventilkörper 8 und dem Anschlagstift 30 vorgesehen.
Der Stelldruckanschluss A hat zwei durchgehende gekreuzte Querbohrungen 21, von denen eine Querbohrung 21 die den Ventilschieber 32 kreuzt. Da der Ventilschieber 32 keinen Einfluss auf die Strömungen des Stelldruckmittels haben soll, hat er einen Kolbenhals, dessen Länge etwa dem kompletten Verschiebeweg des Ventilschiebers 32 entspricht. Beidseitig des Kolbenhalses sind Kolbenbunde vorgesehen, über die der zusätzliche Ventilschieber 32 in der Ventilbohrung geführt ist. Über einen der Kolbenbunde (in 3 linken) ist der Pumpenanschluss P gegen den Stelldruckanschluss A abgedichtet.
Im Innern des Ventilkörpers 8 ist konzentrisch die Entlastungsbohrung 22 vorgesehen, die stets über zwei radiale Mündungen 34 mit der durchgehenden Querbohrung 19 des Tankanschlusses T verbunden ist.
Der Ventilkörper 8 ist derart ausgestaltet, dass er bei einer aufgesteuerten Verbindung des Eingangs 12 mit der durchgehenden Querbohrung 19 des Tankanschlusses T deren Abstand „überbrücken“ kann.
4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den Ventilkörper 8 des zweiten Ausführungsbeispiels aus 3. Der Ventilkörper 8 hat benachbart zu den beiden einander gegenüber liegenden Mündungen 34, von denen in 4 nur eine Mündung 34 zu sehen ist, einen Führungsbund 36, der von vier gleichmäßig am Umfang verteilten Axialnuten durchsetzt ist. Benachbart zum Führungsbund 36 ist ein Kolbenhals 40 vorgesehen, der von einem Kolbenbund 42 begrenzt ist. An dem Kolbenbund 42 sind eine Steuerkante 44 und eine umlaufende Nut 46 vorgesehen.
Bei einer Öffnung des Vorsteuerventils 6 strömt das Druckmittel entlang dem Kolbenhals 40 durch die Axialnuten 38 in die durchgehende Querbohrung 19 des Tankanschlusses T (vgl. 3). An einer Stirnseite hat der Ventilkörper 8 eine konzentrische Ausnehmung 48 für den zusätzlichen Ventilschieber 32, während er an einer anderen Stirnseite eine umlaufende Anlage 50 für die Feder 10 ausweist.
5 zeigt in einem Längsschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung gemäß der ersten prinzipiellen Variante aus 1. Der wesentliche Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 ist in der Druckmittelverbindung des Ventilkörpers 8 mit dem Tankanschluss T zu sehen. Eine nicht durchgehende Querbohrung 19 ist radial in die Einschraubpatrone 18 eingebracht und dient zur Verbindung des Ventilkörpers 8 bzw. des Eingangs 12 des Vorsteuerventils 6 mit dem Tankanschluss T. Auch das Förderstromregelventil hat eine nicht durchgehende Querbohrung 19 zum Tankdruck-Umfangsbereich T. Damit ist die Verbindung des Vorsteuerventils 6 mit dem Tankdruck-Umfangsbereich T über die radiale nicht durchgehende Querbohrung 19 getrennt von der Verbindung des Förderstromregelventils 1 mit dem Tankdruck-Umfangsbereich T.
Ein weiterer schräger Tankkanal 52 dient zur Verbindung der beiden Mündungen 34 des Ventilkörpers 8 des Vorsteuerventils 6 mit dem Tankdruck-Umfangsbereich T, wobei die beiden Mündungen 34 beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß 5 als schräge Kanäle im Ventilkörper 8 ausgebildet sind. Genauer gesagt münden die beiden schrägen Kanäle in eine Stirnseite des Ventilkörpers 8, an der auch eine Stirnseite des zusätzlichen Ventilschiebers 32 flächig anliegt.
Im Innern des Stelldruck-Umfangbereiches A sind zwei durchgehende gekreuzte Querbohrungen 21 vorgesehen. Im Bereich des Steuerdruck-Umfangsbereiches X ist eine durchgehende Querbohrung vorgesehen, die den Steuerdruckraum 3 und die Ventilbohrung des Vorsteuerventils 6 im Bereich ihres Ventilkörpers 8 schneidet. Damit ist der Steuerdruckkanal 14, der den Steuerdruckraum 3 mit dem Eingang 12 des Vorsteuerventils 6 verbindet, der mittlere Abschnitt der Querbohrung. Eine Verbindung des Eingangs 12 mit der nicht durchgehenden Querbohrung 19 des Tankanschlusses T erfolgt über vergleichsweise lange Axialnuten 38 des Ventilkörpers 8.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Drossel nicht in der Einschraubpatrone 18 und damit nicht in der Regelventilanordnung vorgesehen, sondern muss in der Steuerdruckleitung der betroffenen Axialkolbenpumpe vorgesehen sein.
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung gemäß der ersten prinzipiellen Variante aus 1. Die wesentlichen Unterschiede zum dritten Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind darin zu sehen, dass die beiden Mündungen 34 der Entlastungsbohrung 22 des Ventilkörpers 8 radial ausgerichtet sind und in eine umlaufende Ausnehmung 38 münden, so dass die Entlastung bei einer Verkleinerung des Federraums 20 durch die radiale Querbohrung 19 des Tankanschlusses T erfolgt. Der schräge Tankkanal 52 ist damit für die Entlastung der Stirnseite des Ventilkörpers 8 und des Ventilkörpers 32 vorhanden.
Im Innern des Stelldruck-Umfangsbereiches A ist nur eine durchgehende Querbohrung 21 vorgesehen. Bezüglich der Ausgestaltung der Bohrungen im Innern des Steuerdruck-Umfangbereiches X wird auf das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 3 verwiesen.
7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung gemäß der ersten prinzipiellen Variante. Die wesentlichen Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind darin zu sehen, dass der zusätzliche Anschlagstift 24 für den Ventilkörper 8 des Vorsteuerventils 1 entfällt, und dass der Ventilkörper 8 derart in Richtung zum Pumpenanschluss P verlängert ist, dass er an dem dortigen Anschlagstift 30 anliegen kann, wenn das Vorsteuerventil 6 geschlossen ist. Da im Innern des Stelldruck-Umfangbereiches A eine durchgehende Querbohrung 21 vorgesehen ist, ist am verlängerten Ventilkörper 8 ein Kolbenhals vorgesehen, der ausreichend lang ist, dass er unabhängig von der Position des Ventilkörpers 8 stets mit dieser Querbohrung 21 gekreuzt ist, so dass der Ventilkörper 2 des Förderstromregelventils 1 weitestgehend symmetrisch beströmt wird. Zwischen der durchgehenden Querbohrung 21 des Stelldruckanschlusses A und dem Pumpenanschluss P hat der verlängerte Ventilkörper 8 einen weiteren Führungsbund.
Die schräge Entlastungsbohrung 22 für den Federraum 20 ist in der geschnittenen Ebene nicht ersichtlich.
Ergänzend ist eine durchgehende Querbohrung 21 gestrichelt dargestellt, die die erstgenannte durchgehende Querbohrung 21 des Stelldruck-Umfangbereichs A schneidet. Auf prinzipiell vergleichbare Weise ist gestrichelt eine durchgehende Querbohrung 19 dargestellt, die ergänzend senkrecht zur ersten durchgehenden Querbohrung 19 des Tankdruck-Umfangbereichs T vorgesehen werden kann.
Bei den ersten fünf Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 7 öffnet der Ventilkörper 8 des Vorsteuerventils 6, das auch als Druckregelventil bezeichnet werden kann, eine Verbindung vom Steuerdruckraum 3 zum Tankanschluss T, wenn der Pumpendruck ein kritisches Niveau überschreitet. Dadurch wird die Druckwaage des Förderstromregelventils 1 derart beeinflusst, dass Druckmittel vom Pumpenanschluss P zum Stelldruckanschluss A strömt und damit die Axialkolbenpumpe eingeschwenkt werden kann. Möglich wird dies durch die Drossel 16, die entweder in der Einschraubpatrone 18 oder pumpenseitig vorgesehen ist, und die kleiner als der Öffnungsquerschnitt des Vorsteuerventils 6 ist.
Um sicherzustellen, dass das Einschwenken der Axialkolbenpumpe immer eine höhere Priorität hat als das Ausschwenken, ist eine Leckage am Steuerdruckraum 3 realisiert. Nur wenn das Vorsteuerventil 6 nicht aktiv ist, ist der Steuerdruckraum 3 als annähernd leckagefrei zu betrachten. Ein weiterer Vorteil dieses Konzeptes ist, dass nur kleine Volumenströme über den kleineren Ventilkörper 8 des Vorsteuerventils 6 fließen, wodurch Strömungsbelastungen reduziert werden.
8 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung, die eine zweite prinzipielle Variante darstellt, die von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen abweicht. Wenn der Pumpendruck das Äquivalent der Feder 10 übersteigt, öffnet das Vorsteuerventil 106 eine Verbindung vom Pumpenanschluss P über eine Querbohrung 154 zu einer weiteren ringförmigen Steuerdruckfläche 156 des Ventilkolbens 108 des Förderstromregelventils 101. Die weitere Steuerdruckfläche 156 ist an einer radialen Erweiterung des Ventilkörpers 102 gebildet, wobei der weiteren Steuerdruckfläche 156 der Steuerdruck des Steuerdruckraums 3 entgegensteht. Daher wird bei einem Nicht-Ansprechen des Vorsteuerventils 106 die weitere Steuerdruckfläche 156 mit dem Steuerdruck beaufschlagt. Dazu öffnet das Vorsteuerventil 108 im inaktiven Zustand eine Verbindung vom Steuerdruckraum 3 über den schrägen Steuerdruckkanal 114 über den Eingang 112 über die Querbohrung 154 zur weiteren Steuerdruckfläche 156. Damit ist die radiale Erweiterung des Ventilkörpers 102 im inaktiven Zustand des Vorsteuerventils 106 druckausgeglichen und somit wirkungslos.
Der weitere Anschlagstift 124 ist koaxial mit der Querbohrung 21 des Stelldruckanschlusses A und in seiner Funktion prinzipiell vergleichbar mit dem Anschlagstift 24 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 2. Die radiale Querbohrung 154, die auch als Ausgang des Vorsteuerventils 106 bezeichnet werden kann, wird mit einer Madenschraube 28 gegenüber dem Tankdruck-Umfangsbereich T verschlossen. Der schräge Steuerdruckkanal 114 wird gemeinsam mit der Durchgangsausnehmung gefertigt, die den Steuerdruckraum 3 mit dem Steuerdruck-Umfangsbereich X verbindet, und in die gemäß der zweiten prinzipiellen Variante keine Drossel eingesetzt werden muss.
Offenbart ist ein vorgesteuertes Förderstromregelventil für eine Pumpe, dessen Vorsteuerventil bei seiner Beaufschlagung mit Pumpendruck auf eine Druckwaage des Förderstromregeventils derart einwirken kann, dass diese eine Verbindung von ihrem Pumpenanschluss zu ihrem Stelldruckanschluss aufsteuert oder weiter aufsteuert. Gemäß einer ersten prinzipiellen Variante verringert das Vorsteuerventil dabei einen Steuerdruck, der in Richtung einer Zusteuerung der genannten Verbindung wirkt. Gemäß einer zweiten prinzipiellen Variante beaufschlagt das Vorsteuerventil eine weitere Steuerdruckfläche der Druckwaage mit dem Pumpendruck direkt in Richtung einer Aufsteuerung der genannten Verbindung.
Bezugszeichenliste

1; 101: Förderstromregelventil
2; 102: Ventilkörper
3: Steuerdruckraum
4: Regelfeder
6; 106: Vorsteuerventil
8; 108: Ventilkörper
10: Feder
12; 112: Eingang
14; 114: Steuerdruckkanal
16: Drossel
18; 118: Einschraubpatrone
19: Querbohrung
20: Federraum
21: Querbohrung
22: Entlastungsbohrung
24; 124: Anschlagstift
26: Bohrachse
28: Madenschraube
30: Anschlagstift
32: zusätzlicher Ventilschieber
34: Mündung
36: Führungsbund
38: umlaufende Ausnehmung
40: Kolbenhals
42: Kolbenbund
44: Steuerkante
46: umlaufende Nut
48: konzentrische Ausnehmung
50: umlaufende Anlage
52: schräger Tankkanal
154: Querbohrung
156: weitere Steuerdruckfläche
A: Stelldruckanschluss / Stelldruck-Umfangbereich
P: Pumpenanschluss / Pumpendruck-Bereich
T: Tankanschluss / Tankdruck-Umfangbereich
X: Steuerdruckanschluss / Steuerdruck-Umfangbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3413866 C2 [0003]
DE 4321637 A1 [0004]

Claims

Regelventilanordnung für eine hydrostatische verstellbare Pumpe mit einem Stelldruckanschluss (A) und mit einem Förderstromregelventil (1; 101), dessen Ventilkörper (2; 102) einerseits eine mit dem Pumpendruck eines Pumpenanschlusses (P) beaufschlagte erste Steuerfläche hat und anderseits mit dem Steuerdruck eines Steuerdruckanschlusses (X) und der Kraft einer Regelfeder (4) beaufschlagt ist, wobei über das Förderstromregelventil (1; 101) bei zunehmendem Pumpendruck eine Verbindung des Pumpenanschlusses (P) mit dem Stelldruckanschluss (A) und bei zunehmendem Steuerdruck eine Verbindung des Stelldruckanschlusses (A) mit einem Tankanschluss (T) stetig aufsteuerbar ist, und mit einem Vorsteuerventil (6; 106), dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilkörper (8; 108) des Vorsteuerventils (6; 106) vom Pumpendruck des Pumpenanschlusses (P) gegen die Kraft einer Feder (10) stetig aufsteuerbar ist, wodurch über das Vorsteuerventil (6; 106) die Verbindung des Steuerdruckanschlusses (X) mit dem Tankanschluss (T) stetig aufsteuerbar ist.
Regelventilanordnung nach Anspruch 1, wobei ein Steuerdruckraum (3) des Förderstromregelventils (1; 101) mit dem Steuerdruckanschluss (X) über eine Durchgangsausnehmung eines Ventilgehäuses verbunden ist.
Regelventilanordnung nach Anspruch 2, wobei in die Durchgangsausnehmung eine Drossel (16) eingesetzt ist.
Regelventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die beiden Ventile (1, 6; 101, 106) gemeinsam in dem Ventilgehäuse aufgenommen sind, das als Einschraubpatrone (18; 118) ausgebildet ist.
Regelventilanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei der Steuerdruckanschluss (X) als Steuerdruck-Umfangsbereich (X) der Einschraubpatrone (18; 118) ausgebildet ist, und wobei der Steuerdruck-Umfangsbereich (X) und der Steuerdruckraum (3) durch die Durchgangsausnehmung miteinander verbunden sind.
Regelventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 mit einem Steuerdruckkanal (14; 114), der den Steuerdruckraum (3) des Förderstromregelventils (1; 101) mit dem Vorsteuerventil (6; 106) verbindet, wobei eine Mündung des Steuerdruckkanals (14; 114) in das Vorsteuerventil (6; 106) einen Eingang (12; 112) des Vorsteuerventils (6; 106) bildet.
Regelventilanordnung nach Anspruch 4 oder 5 und nach Anspruch 6, wobei der Steuerdruckkanal (14; 114) schräg in der Einschraubpatrone (18; 118) angeordnet ist.
Regelventilanordnung nach Anspruch 4 oder 5 und nach Anspruch 6, wobei der Steuerdruckraum (3) länger als ein Federraum (20) des Vorsteuerventils (6) ist, und wobei der der Steuerdruckkanal (14) quer in der Einschraubpatrone (18) angeordnet ist.
Regelventilanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Tankanschluss (T) als Tankdruck-Umfangsbereich (T) der Einschraubpatrone (18; 118) ausgebildet ist, und wobei das Förderstromregelventil (1; 101) über zumindest einen Tankkanal (19) direkt mit dem Tankdruck-Umfangsbereich (T) verbunden ist.
Regelventilanordnung nach Anspruch 9, wobei ein Federraum (20) des Vorsteuerventils (6) über eine Entlastungsbohrung (22) mit dem Tankdruck-Umfangsbereich (T) verbunden ist, die schräg in der Einschraubpatrone (18) angeordnet ist.
Regelventilanordnung nach Anspruch 9, wobei ein Federraum (20) des Vorsteuerventils (6) über eine Entlastungsbohrung (22) mit dem Tankdruck-Umfangsbereich (T) verbunden ist, und wobei die Entlastungsbohrung (22) im Ventilkörper (8) des Vorsteuerventils (6) gebildet ist und mehrere Mündungen (34) hat.
Regelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich vom Pumpenanschluss (P) zum Ventilkörper (8) des Vorsteuerventils (6) ein zusätzlicher Ventilschieber (32) erstreckt.
Regelventilanordnung nach den Ansprüchen 4 und 12, wobei der Stelldruckanschluss (A) als Stelldruck-Umfangsbereich (A) der Einschraubpatrone (18) ausgebildet ist, und wobei der zusätzliche Ventilschieber (32) eine Querbohrung (21) durchsetzt, die einen Stelldruckkanal bildet, der im Stelldruck-Umfangsbereich (A) mündet.
Regelventilanordnung nach Anspruch 6, wobei die Mündung des Steuerdruckkanals (14) in das Vorsteuerventil (6) genau einen Eingang (12) des Vorsteuerventils (6) bildet, und wobei das Vorsteuerventil (6) ein Druckregelventil ist, und wobei der Steuerdruck über das Vorsteuerventil (6) begrenzbar oder absenkbar ist.
Regelventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und nach Anspruch 14, wobei zwischen dem Steuerdruckanschluss (X) und dem Tankanschluss (T) die festen Drossel (16) und eine vom Vorsteuerventil (6) gebildete variable Drossel vorgesehen sind, zwischen denen der begrenzbare oder absenkbare Steuerdruck abgegriffen ist.
Regelventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei über das Vorsteuerventil (106) eine weitere Steuerdruckfläche (156) des Ventilkolbens (108) des Förderstromregelventils (101) mit dem Pumpendruck in einer Richtung entgegen der Kraft der Regelfeder (4) beaufschlagbar ist.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe, deren Förderstrom über eine Schrägscheibe einstellbar ist, mit einer Regelventilanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.