B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilanordnung mit einem in eine in einem Ventilblock ausgebildete und mit in dem Ventilblock angeordneten Strömungskanälen in Verbindung stehende Bohrung eingestecktem Einbauventil, bestehend aus einer in die Bohrung eingesetzten Ventilhülse und einem darin geführten Schließglied, wobei die Ventilhülse einen Ventilsitz für das Schließglied in dessen Schließstellung ausbildet und das Schließglied mittels einer angeschlossenen hydraulischen Vorsteuerung zwischen seiner auf dem Ventilsitz aufsitzenden und die Strömungskanäle gegeneinander trennenden Schließstellung und einer in der Ventilhülse verschobenen Öffnungsstellung bewegbar ist und die Bohrung mit dem darin eingesteckten Einbauventil über einen mit dem Ventilblock verbundenen Ventildeckel dicht verschlossen ist.

Eine derartige Ventilanordnung ergibt sich aus dem Produktkatalog „Instustriehydraulikventile" der Firma Parker Hannifin GmbH & Co. KG, Serie TDA, Katalogseite 8-69. Bei dem derart ausgebildeten und zum Einsatz in einer in einem gemäß DIN ISO 7368 ausgestalteten Ventilblock eingebrachten Bohrung vorgesehenen Einbauventil wirkt die hydraulische Vorsteuerung auf die gesamte obere, dem Ventildeckel zugewandte Fläche des Schließgliedes. Insbesondere mit steigenden Nenngrößen des Einbauventils erhöhen sich der von der hydraulischen Vorsteuerung aufzubringende Druck wie auch entsprechend der Volumenstrom an Steueröl, um das Schließglied entgegen dem in dem in der Verstellrichtung des Schließgliedes in der Ventilhülse verlaufenden Strömungskanal herrschenden und damit auf das Schließglied einwirkenden Druck in seiner Schließstellung zu halten. Dieser erhebliche Steuerdruck wirkt über das Schließglied auch auf die Ventilhülse und drückt die Ventilhülse in die Bohrung des Ventilblocks ein. Um dem entgegenzuwirken, sieht die DIN ISO 7368 vor, die Bohrung zur Aufnahme des Einbauventils mit einer Stufe abzusetzen, so dass die Ventilhülse auf der Stufe der Bohrung eine Anlage findet, wobei der an die Bohrung anschließende, im Ventilblock ausgebildete Strömungskanal einen kleineren Durchmesser aufweist als die Bohrung.

Mit der bekannten Ventilanordnung ist der Nachteil verbunden, dass es aufgrund unvermeidbarer Toleranzen bei der Herstellung der Bohrung im Ventilblock zu unterschiedlichen Stellungen der Ventilhülse bzw. von deren Ventilsitz im Verhältnis zum Ventildeckel kommen kann, da die Ventilhülse beim Betrieb des Einbauventils von dem Schließglied unter der Wirkung des Steueröldrucks jeweils in Anlage an der toleranzbedingt eine unterschiedliche Lage aufweisenden Stufe gedrückt wird. Dies erweist sich insbesondere bei als Regelventilen ausgebildeten Einbauventilen als nachteilig, bei denen der Öffnungszustand, also die jeweilige Stellung des Schließgüεdes zum Ventilsitz der Ventilhülse, maßgeblich ist.

Aus der WO 2002/021032 A l ist weiterhin eine Ventilanordnung mit einem in eine Ventilblockbohrung einsteckbaren Einbauventil bekannt, dessen in einer Ventilhülse bewegliches Schließglied durch einen proportional verstellbaren Elektromagneten zwischen seiner Öffnungsstellung und seiner Schließstellung steuerbar ist. Um die Stellkräfte des Schließgliedes zu mindern, wird der stirnseitig auf das Schließglied wirkende Druck über einen entsprechend vorgesehenen Verbindungsweg in einen rückwärtigen Druckraum geführt, so dass das Schließglied im wesentlichen druckausgeglichen ist. Hierzu weist gemäß einem Ausführungsbeispiel der WO 2002/021032 A l das zur Ausbildung eines Strömungsweges zwischen den im Ventilblock ausgebildeten Strömungskanälen als Hohlschieber mit zugeordneten radialen Manteldurchbrüchen ausgebildete Ventilglied ausgehend von seinem Innenraum noch eine eine Verbindung zum rückwärtigen Druckraum herstellende Innenbohrung auf, in die ein den Innenraum durchsetzendes und bis in den zugeordneten Strömungskanal des Ventilblockes reichendes Röhrchen eingesetzt ist, mittels dessen der im Strömungskanal anstehende Druck für den rückwärtigen Druckraum abgreifbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung mit den gattungsgemäßen Merkmalen so auszugestalten, dass sich eine von den Herstellungstoleranzen unabhängige Lage des Einbauventils im Ventilkörper ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass das Schließglied als ein eine Durchgangsbohrung und dadurch an seinen beiden Enden jeweils Ringflächen mit identischer Flächengröße aufweisender hülsεnförmiger Schließkörper ausgebildet und in dem Ventildeckel eine mit der Durchgangsbohrung des Schließkörpers korrespondierende Druckausgleichskammer ausgebildet ist derart, dass der Schließkörper beidseitig mit dem in seiner Verstellrichtung wirkenden Druck beaufschlagt und in der Ventilhülse vollständig druckausgeglichen gelagert ist, wobei zur Verstellung des Schließkörpers an dessen äußerem Umfang ein radial vorstehender Bund mit in der Verstellrichtung einander gegenüberliegenden Steuerflächen angeordnet ist, die mit dem über die hydraulische Vorsteuerung geleiteten Steueröl zur Bewegung des Schließkörpers in der Ventilhülse beaufschlagbar sind, und dass die in die Bohrung des Ventilblockes eingesteckte Ventilhülse an dem Ventildeckel festgelegt ist und dadurch der an der Ventilhülse ausgebildete Ventilsitz beim Betrieb der Ventilanordnung einen unveränderten Abstand zum Ventildeckel einhält.

Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass aufgrund der bezüglich des auf der Zuströmseite einwirkenden Drucks druckausgeglichenen Anordnung des Schließkörpers in der Ventilhülse nur sehr geringe Steuerkräfte erforderlich sind, um die Umsteuerung de Schließkörpers von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und umgekehrt zu bewirken. Aus diesem Grunde reichen kleine Steuerflächen aus, wie sie an dem umlaufenden Bund des Schließkörpers vorgesehen sind. Hieraus ergibt sich die vorteilhafte Auswirkung einer Verringerung des in der hydraulischen Vorsteuerung einzustellenden Drucks wie auch der über die Vorsteuerung zu führenden Steuerölmenge. Da aufgrund des geringen Steuerdrucks von dem Schließkörper keine Druckbelastung in Richtung der Ventilhülse mehr ausgeht, ist es nunmehr möglich, die Ventilhülse an dem Ventildeckel zu haltern, so dass die Ventilhülse und damit der an der Ventilhülse ausgebildete Ventilsitz immer eine gleiche, unveränderte Lage zum Ventildeckel aufweist. Damit liegt auch der Öffnungspunkt des Einbauventils j eweils fest und ist bei der Montage des Einbauventils in der Bohrung des Ventilblocks wie auch beim Betrieb des Einbauventils keinen Änderungen unterworfen.

Aufgrund der fehlenden Druckausübung von dem Schließkörper auf die Ventilhülse ist es nicht mehr erforderlich, die Ventilhülse in dem Ventilblock abzustützen und insoweit die Bohrung zur Aufnahme des Einbauventils gestuft auszubilden. Da die Ventilhülse erfindungsgemäß an dem Ventildeckel gehaltert ist, ist es ausreichend, dass der im Ventilblock in der Verstellrichtung des Schließkörpers des Einbauventils verlaufend ausgebildete Strömungskanal den gleichen Durchmesser aufweist, wie die der Aufnahme des Einbauventils dienende Bohrung. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass bei gleichem Bohrungsaufwand die Menge der durch den Ventilblock zu leitenden Flüssigkeit vergrößert ist.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilhülse an dem Ventildeckel mittels den Ventildeckel durchgreifender und in die Hülsenwandung eingeschraubter Schrauben gehalten ist.

In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die ein Außengewinde aufweisende Ventilhülse in eine in dem Ventildeckel ausgebildete und mit Innengewinde versehene Öffnung eingeschraubt und dadurch an dem Ventildeckel in einer definierten Lage festgelegt ist.

Soweit das über die hydraulische Vorsteuerung geleitete Steueröl die Bewegung des Schließkörpers herbeiführen soll, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass der Bund des Schließkörpers mit den daran ausgebildeten Steuerflächen in einem Steuerölraum angeordnet ist, dessen beiderseits des Bundes liegende Bereiche über jeweils eine Steuerölbohrung mit der hydraulischen Vorsteuerung verbunden sind.

Hinsichtlich der Anordnung des Steuerölraums ist gemäß einer ersten - Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Bund des Schließkörpers an einem außerhalb der Ventilhülse gelegenen Bereich des Schließkörpers angeordnet ist und dass Steuerölraum und Steuerölbohrungen in dem Ventildeckel angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die gesamte hydraulische Steuerung der Bewegung des Schließkörpers im Ventildeckel untergebracht. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der die Steuerflächen ausbildende Bund des Schließkörpers mit seinem Außendurchmesser den Außendurchmesser der Ventilhülse nicht überragt.

Im Hinblick auf eine Verringerung der Bauform ist in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Bund des Schließkörpers an einem innerhalb der Ventilhülse gelegenen Bereich des Schließkörpers angeordnet und der Steuerölraum in der Wandung der Ventilhülse ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die die Bewegung des Schließkörpers herbeiführenden Ausprägungen nun in den Bereich der Ventilhülse verlegt, so dass im Ventildeckel lediglich noch die Steuerölbohrungen untergebracht sind.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Ventilhülse noch in den Ventildeckel hineinreichen, was die Möglichkeit gibt, dass der den Steuerölraum aufweisende Bereich der Ventilhülse im Ventildeckel liegt und die Steuerölbohrungen im Ventildeckel verlaufen.

Alternativ ist es zweckmäßig, wenn der Steuerölraum in dem in einer Bohrung des Ventilblocks gelegenen Bereich der Ventilhülse angeordnet ist und dass die Steuerölbohrungen von der an den Ventildeckel angrenzenden Stirnfläche der Ventilhülse durch die Wandung der Ventilhülse bis zum Steuerölraum verlaufen, wobei in zweckmäßiger Weise die durch den Ventildeckel die durch den Ventildeckel verlaufenden Steuerölbohrungen ihren Ausgang von der Oberseite des Ventildeckels nehmen und parallel zu den die Ventilhülse an dem Ventildeckel festlegenden Schrauben verlaufen und sich entsprechend in der Wandung der Ventilhülse fortsetzen.

Soweit die Ventilhülse nunmehr auf ihrer Stirnseite nicht mehr gegen eine Bohrungsstufe anliegt und insoweit an dieser Stelle nicht mehr abgedichtet werden kann, ist gemäß der Erfindung nach einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die in die Bohrung des Ventilblocks eingesetzte Ventilhülse auf ihrem äußeren Umfang gegen den Ventilblock mittels einer zwischengesetzten Dichtung abgedichtet ist.

Wie beim Stand der Technik auch, kann vorgesehen sein, dass der Schließkörper durch eine sich im Ventildeckel abstützende Feder in seine am Ventilsitz der Ventilhülse anliegende Schließstellung vorgespannt ist. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein in einem Ventilblock eingebautes Einbauventil in einer schematischen Darstellung bei in dem Ventildeckel angeordneter hydraulischer Vorsteuerung,

Fig. 2 den Gegenstand der Figur 1 in einer anderen Ausführungsform mit einer weitgehend in die Ventilhülse verlegten Steuerung des Ventilgliedes.

Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Ventilblock 10 eine Bohrung 1 1 zur Aufnahme eines noch zu beschreibenden Einbauventils eingebracht. In dem Ventilblock 10 sind ferner ein Strömungskanal 12 (Anschluss A) und ein Strömungskanal 13 (Anschluss B) angeordnet, die jeweils so mit der Bohrung 1 1 in Verbindung stehen, dass die Verbindung zwischen den Strömungskanälen 12 und 13 durch das in die Bohrung 1 1 eingesetzte Einbauventil geschlossen oder geöffnet sein kann. Die Bohrung 1 1 ist durch einen auf den Ventilblock 10 aufgesetzten und mittels Schrauben 26 damit fest verschraubten Ventildeckel 20 verschlossen.

Das in die Bohrung 1 1 des Ventilblocks 10 eingesetzte Einbauventil besteht aus einer in die Bohrung 1 1 eingesetzten Vεntilhülse 14, in der ein Schließkörper 17 beweglich ist. Die Ventilhülse 14 weist im Bereich des von der Bohrung 1 1 abgehenden Strömungskanals 13 (Anschluss B) mehrere Öffnungen 29 zum Austritt der über den Strömungskanal 12 (Anschluss A) in den Ventilblock 10 eingeleiteten Hydraulikflüssigkeit auf, und zur Aufnahme der aus der Ventilhülse 14 austretenden Hydraulikflüssigkeit i st die Bohrung 1 1 um eine die Ventilhülse 14 umschließende Auskesselung 15 erweitert, die ein Umströmen des aus der Ventilhülse 14 austretenden Hydrauliköls zum Strömungskanal 1 3 hin ermöglicht. In ihrem Tiefsten weist die Ventilhülse 14 einen Ventilsitz 16 für den Schließkörper 17 auf, der in seiner auf dem Ventilsitz 16 aufsitzenden Schließstellung den Strömungskanal 12 (Anschluss A) gegen den Strömungskanal 13 (Anschluss B) sperrt.

Der Schließkörper 17 weist eine sich über dessen Länge erstreckende Durchgangsbohrung 18 auf, so dass der Schließkörper 17 seinerseits nach Art einer Hülse mit an seinen beiden Enden jeweils ausgebildeten Ringflächen mit identischer Flächengröße ausgebildet ist. In dem Ventildeckel 20 ist eine mit der Durchgangsbohrung 1 8 des Schließkörpers 17 korrespondierende Druckausgleichskammer 19 ausgebildet, so dass der Schließkörper auch in seiner Schließstellung beidseitig mit dem vom Strömungskanal 12 (Anschluss A) her einwirkenden Druck beaufschlagt und in der Ventilhülse 14 vollständig druckausgeglichen gelagert ist. In der Druckausgleichskammer 19 ist eine den Schließkörper 17 in seiner am Ventilsitz 16 der Ventilhülse 14 anliegende Schließstellung vorspannende Feder angeordnet.

Zu seiner Verstellung ist an dem Schließkörper 17 in dessen in den Ventildeckel 20 reichenden Bereich ein radial vorstehender Bund 21 mit in der Verstellrichtung einander gegenüberliegenden Steuerflächen 22 und 23 ausgebildet, wobei der Bund 21 mit Steuerflächen 22, 23 in einem Steuerölraum 24 angeordnet ist, der seinerseits über Steuerölbohrungen 30, 3 1 an eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf den Ventildeckel 20 aufgesetzte und entsprechend mit dem Steuerölraum 24 verbundene hydraulische Vorsteuerung 25 angeschlossen ist. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist damit die für die Steuerung der Bewegung des Schließkörpers 17 vorgesehene hydraulische Vorsteuerung vollständig im Ventildeckel 20 untergebracht.

Die Ventilhülse 14 ist über den Ventildeckel 20 durchgreifende und in die Wandung der Ventilhülse 14 eingreifende Schrauben 27 an dem Ventildeckel 20 gehaltert. Es ist weiterhin zu erkennen, dass im Vergleich mit dem Stand der Technik, insbesondere mit dem durch die DIN ISO 7368 vorgegebenen Bohrungsbild, die Anschlussbohrung 12 den gleichen Durchmesser bzw. Querschnitt hat, wie die in den Ventilblock 10 eingebrachte Bohrung 1 1 zur Aufnahme des Einbauventils ohne Berücksichtigung der die Bohrung 1 1 erweiternden Auskesselung 1 5. Soweit somit über den Anschluss A (Strömungskanal 12) eine wesentlich größere Menge an Hydraulikflüssigkeit in den Ventilblock eingeleitet werden kann, ist schematisch ein zweiter Anschluss B angedeutet, um im Vergleich mit dem Stand der Technik deutlich zu machen, dass auch eine entsprechend größere Menge an Hydraulikflüssigkeit über zwei Anschlüsse B abzuführen ist. Selbstverständlich kann auch der Strömungskanal 13 (Anschluss B) mit einer entsprechenden Größe ausgelegt sein.

Aufgrund der druckaus geglichenen Lage des Schließkörpers 17 in der Ventilhülse 14 kann der Schließkörper 17 über die hydraulische Vorsteuerung 25 und die an seinem Bund 21 angeordneten Steuerflächen 22 und 23 durch jeweils in der gewünschten Bewegungsrichtung des Schließkörpers 17 in den Steuerölraum 24 eingeleitetes Steueröl in der gewünschten Richtung verstellt werden, wobei nur geringe Steuerkräfte erforderlich sind. Da aufgrund dieser geringen Steuerkräfte der Schließkörper 17 in seiner Schließstellung keine maßgebliche Kraft auf die Ventilhülse 14 bzw. auf deren Ventilsatz 16 ausübt, ist es ausreichend, wenn die Ventilhülse 14 über entsprechend angeordnete Schrauben 27 an dem Ventildeckel 20 gehaltert ist. Damit ist sichergestellt, dass der an der Ventilhülse 14 ausgebildete Ventilsitz 16 jeweils einen gleichen, unveränderten Abstand zum Ventildeckel 20 aufweist, so dass auch der durch Abheben des Schließkörpers 17 von dem Ventilsitz 16 bestimmte Öffnungspunkt des Einbauventils keine Veränderungen erfährt.

Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der vorstehend zu Figur 1 beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, dass der Steuerölraum 24 mit dem darin geführten Bund 21 des Schließkörpers 17 in die Ventilhülse 14 hineinverlegt ist, indem nun der Steuerölraum 24 in der Wandung 28 der Ventilhülse 14 ausgebildet ist, und zwar in einem Bereich der Ventilhülse 14, der vollständig im Inneren der Bohrung 1 1 des Ventilblocks 10 gelegen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ventilhülse 14 des eingebauten Einbauventils somit weitgehend im Ventilblock 10 aufgenommen und ragt mit ihrer Stirnfläche nur noch geringfügig über die Oberfläche des Ventilblocks 10 hinaus und entsprechend in die im Ventildeckel 20 ausgebildete Druckausgleichskammer 19 hinein. Wie nicht weiter dargestellt, kann die Ventilhülse 14 des eingebauten Einbauventils aber auch vollständig im Ventilblock 10 aufgenommen sein und mit ihrer Stirnfläche gegen den Ventildeckel 20 abschließen.

Dies bedeutet, dass auch die beiden zu dem Steuerölraum 24 führenden Steuerölbohrungen 30, 31 in ihrem im Ventilblock liegenden Bereich in der Wandung 28 der Ventilhülse 14 bis zu der an dem Ventildeckel 20 angrenzenden Stirnfläche der Ventilhülse verlaufen und sich dann durch den auf dem Ventilblock 10 aufliegenden und mit diesem verschraubten Ventildeckel 20 bis zu der auf dem Ventildeckel 20 angebrachten Vorsteuerung 25 fortsetzen. Insofern ist bei dem aus Figur 2 ersichtlichen Ausführungsbeispiel die die Bewegung des Schließkörpers 17 herbeiführende Steuerung in die Ventilhülse 14 verlegt, so dass im Ventildeckel 20 lediglich noch die Druckausgleichskammer 19 und die zur hydraulischen Vorsteuerung 25 führenden Steuerölbohrungen 30, 3 1 ausgebildet sein müssen.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner die Bohrung 1 1 in Abwandlung zu dem zu Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel gestuft ausgebildet, so dass die Ventilhülse 14 auf der so gebildeten Stufe 40 aufsteht und auf ihrem äußeren Umfang mittels einer Dichtung 41 gegen den Ventilblock 10 abgedichtet ist. Ferner ist nur ein Strömungskanal 13 (Anschluss B) vorhanden. Die Funktion des in Figur 2 dargestellten Einbauventils vollzieht sich wie zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.