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Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
US 5 305 789 A ist eine Ventilbaugruppe bekannt, welche einen ersten und einen zweiten Steuerscheiber aufweist. Ein erstes und ein zweites Rückschlagventil bewirken eine Lasthaltung. Der zweite Steuerschieber ist so ausgebildet, dass er den Druck stromabwärts einer Hauptsteuerblende auf einen höchsten Lastdruck bzw. LS Druck einregelt. Man spricht deshalb von einer nachgeschalteten Druckwaage. Der erste Steuerschieber hat eine erste und eine zweite Ringnut, welche jeweils zweigegenläufig verstellbare erste Blenden bilden. Mittels der ersten und der zweiten Ringnut wird die Bewegungsrichtung des am ersten und am zweiten Arbeitsanschluss angeschlossenen Aktuators eingestellt. Die genannte Hauptsteuerblende, mit welcher die Bewegungsgeschwindigkeit des genannten Aktuators eingestellt wird, wird demgegenüber von weiteren Ringnuten am ersten Steuerschieber gebildet.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Hauptschieber ausschließlich mit der ersten und der zweiten Ringnut und den dortigen Steuerbelenden versehen werden muss, wobei die genannte, gesonderte Hauptsteuerblende entfällt. Er ist dementsprechend einfach herstellbar, wobei die Ventilbaugruppe wenig Bauraum benötigt. Dennoch hat die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe im Wesentlichen die gleiche Funktionalität wie die bekannte Ventilbaugruppe. Weiter ist die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe besonders gut zur Bewegung von sehr großen Massen geeignet, die eine entsprechend hohe Trägheit aufweisen. Beispielsweise ist an das Drehwerk eines Hydraulikbaggers gedacht, über das der schwere Oberwagen bewegt wird. Bei der bekannten Ventilbaugruppe würden sich beim Beschleunigen der Masse aus dem Stillstand heraus sehr hoch Drücke und eine entsprechend ruckartige Bewegung ergeben. Mit der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe wird demgegenüber ein sanftes und schwingungsfreies Anfahren ermöglicht. Weiter kann die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe problemlos mit der bekannten Ventilbaugruppe in einem Ventilblock kombiniert werden, wobei mit allen Ventilbaugruppen parallel Aktuatoren ansteuerbar sind.
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Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass ein erster Fluidströmungspfad ausgehend vom Pumpenkanal über die zweite Hauptblende, weiter über eine erste Steuerstelle, weiter über das erste Rückschlagventil, weiter über die erste Ringnut zum ersten Arbeitsanschluss führt, wobei ein zweiter Fluidströmungspfad vom Pumpenkanal über die zweite Hauptblende, weiter über die erste Steuerstelle, weiter über das zweite Rückschlagventil, weiter über die zweite Ringnut zum zweiten Arbeitsanschluss führt, wobei das erste und das zweite Rückschlagventil jeweils ausschließlich einen Fluidstrom zum jeweils zugeordneten ersten bzw. zweiten Arbeitsanschluss hin zulassen, wobei ein dritter Fluidströmungspfad vom ersten Arbeitsanschluss über die erste Ringnut zu einem zugeordneten Tankkanal führt, wobei ein vierter Fluidströmungspfad vom zweiten Arbeitsanschluss über die zweite Ringnut zu einem zugeordneten Tankkanal führt. Die an sich bekannten Element sind also anders verschaltet, wobei neben den ersten Hauptblenden an der ersten und der zweiten Ringnut keine weiteren stetig verstellbaren Blenden vorgesehen sind, welche im Strömungspfad vom Pumpenkanal zum ersten und/oder zum zweiten Arbeitsanschluss liegen.
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Der erste und der zweite Fluidströmungspfad fallen zwischen dem Pumpenkanal und der ersten Steuerstelle vorzugsweise zusammen. Die ersten und/oder die zweite Hauptblende sind vorzugsweise stetig verstellbar. Der erste und der dritte Fluidströmungspfad führen vorzugsweise über unterschiedliche erste Hauptblenden an der ersten Ringnut. Der zweite und der vierte Fluidströmungspfad führen vorzugsweise über unterschiedliche erste Hauptblenden an der zweiten Ringnut. Das Gehäuse umfasst vorzugsweise einen einstückigen Grundkörper, welcher höchst vorzugsweise im Gussverfahren hergestellt ist. In den Grundkörper können weitere Teile fest eingebaut sein, welche ebenfalls Bestandteil des Gehäuses sind. Beispielsweise wird die unten genannte dritte Hauptblende von einer gesonderten Hülse begrenzt, welche fest in den Grundkörper eingebaut ist.
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Der zweite Steuerscheiber ist vorzugsweise so ausgebildet und mit der übrigen Ventilbaugruppe verbunden, dass der Druckabfall an der jeweils aktiven ersten Hauptblende im ersten bzw. im zweiten Fluidströmungspfad auf einen vorgegeben Wert eingeregelt wird.
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Die Ventilbaugruppe ist vorzugsweise in der Art einer Ventilscheibe ausgebildet, so dass mehrere gesonderte Ventilbaugruppen aneinander angebaut werden können, um einen Ventilblock zu bilden. Der Pumpenkanal, der wenigstens eine Tankkanal und der weiter unten angesprochene Lastmeldekanal bilden dabei vorzugsweise jeweils einen Kanal, welcher den gesamten Ventilblock durchsetzt.
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Der erste Steuerschieber kann von wenigstens einer ersten Feder beaufschlagt sein, vorzugsweise in der Weise, dass er in eine Mittelstellung vorgespannt ist, in der höchst vorzugsweise alle ersten Hauptblenden geschlossen sind.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass in dem Gehäuse ein dritter Steuerschieber linearbeweglich aufgenommen ist, welcher zusammen mit dem Gehäuse eine verstellbare dritte Hauptblende bildet, wobei das Gehäuse eine zweite Steuerstelle abschnittsweise begrenzt, welche außerdem vom ersten Steuerschieber begrenzt wird, wobei im Inneren des ersten Steuerschiebers ein erster und ein zweiter Steuerkanal vorgesehen sind, wobei der erste Steuerkanal so ausgebildet ist, dass er ausschließlich dann, wenn der erste Fluidströmungspfad offen ist, eine Fluidverbindung vom ersten Arbeitsanschluss zur zweiten Steuerstelle herstellt, wobei der zweite Steuerkanal so ausgebildet ist, dass er ausschließlich dann, wenn der zweite Fluidströmungspfad offen ist, eine Verbindung vom zweiten Arbeitsanschluss zur zweiten Steuerstelle herstellt, wobei der Druck an der zweiten Steuerstelle den dritten Steuerschieber in Öffnungsrichtung der dritten Hauptblende beaufschlagt. Hierdurch wird vorzugsweise eine Lastmeldung zum zweiten Steuerschieber hin realisiert. Von der zweiten Steuerstelle, die mit den beiden Arbeitsanschlüssen verbindbar ist kann kein Druckfluid entweichen, weil der entsprechende Strömungspfad durch den dritte Steuerschieber versperrt ist. Damit ist sichergestellt, dass die oben angesprochene Lasthaltung vollständig leckagefrei arbeitet.
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Der dritte Steuerscheiber ist vorzugsweise so ausgebildet und mit der übrigen Ventilbaugruppe verbunden, dass er den Druck an einer mit einer zweiten Feder versehenen Seite des zweiten Steuerschiebers auf den Druck an der zweiten Steuerstelle einregelt. Die zweite Steuerstelle ist vorzugsweise in Form einer Ringnut im Gehäuse ausgebildet, welche den ersten Steuerschieber umgibt. Die dritte Hauptblende ist vorzugsweise stetig verstellbar.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Druck an der ersten Steuerstelle den zweiten Steuerscheiber in Schließrichtung der zweiten Hauptblende beaufschlagt, wobei der zweite Steuerscheiber in Öffnungsrichtung der zweiten Hauptblende von einer zweiten Feder beaufschlagt wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des an die Ventilbaugruppe angeschlossenen Aktuators allein von der Einstellung des ersten Steuerschiebers abhängt, nicht aber von der am Aktuator angreifenden Last.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein fünfter Fluidströmungspfad von der ersten Steuerstelle über die dritte Hauptblende, weiter über eine dritte Steuerstelle zur einer mit einer zweiten Feder beaufschlagten Seite des zweiten Steuerschiebers führt. Hierdurch wird die am Aktuator angreifende Last mittelbar an den zweiten Steuerschieber gemeldet.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Druck an der dritten Steuerstelle, den dritten Steuerscheiber in Schließrichtung der dritten Hauptblende beaufschlagt. Dem dritten Steuerscheiber kann eine dritte Feder zugeordnet sein, welche diesen in Schließrichtung der dritten Hauptblende beaufschlagt. Die Vorspannkraft der dritten Feder ist vorzugsweise so klein ausgelegt, dass sie die Druckregelung im Wesentlichen nicht beeinflusst, wobei sie den dritten Steuerscheiber im drucklosen Zustand in eine definierte Lage bewegt.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen Lastmeldekanal aufweist, wobei der Druck an der dritten Steuerstelle über ein drittes Rückschlagventil an den Lastmeldekanal angeschlossen ist, wobei dass dritte Rückschlagventil ausschließlich einen Fluidstrom von der dritten Steuerstelle zum Lastmeldekanal hin zulässt. Wenn die Lastmeldekanäle mehrerer Ventilbaugruppen unmittelbar miteinander verbunden werden, liegt im Lastmeldekanal der höchst Lastdruck aller Ventilbaugruppen an. Die vorliegende Ventilbaugruppe kann dabei auch mit Ventilbaugruppen kombiniert werden, welche entsprechend der
US 5 305 789 A ausgebildet sind, wobei der Druck im Lastmeldekanal dort mit „LS pressure“ bezeichnet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die dritte Steuerstelle über wenigstens eine Nebenblende mit einem jeweils zugeordneten Tankkanal verbunden ist, wobei die Nebenblenden parallel geschaltet sind, soweit mehrere Nebenblenden vorgesehen sind. Mit den Nebenblenden kann der Druck an der dritten Steuerstelle so beeinflusst werden, dass die Ventilbaugruppe das gewünschte Betriebsverhalten aufweist. Insbesondere kann ein ruckfreies beschleunigen großer Massen erreicht werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Nebenblende eine erste Nebenblende umfasst, welche stetig verstellbar ist, wobei sie einen von Null verschiedenen kleinsten Öffnungsquerschnitt aufweist. Damit fließt permanent Druckfluid von der dritten Steuerstelle ab. Wenn der Druck an der zweiten Steuerstelle sinkt, ist also sichergestellt, dass der Druck an der dritten Steuerstelle ebenfalls sinkt, so dass sich die beiden Drücke aneinander angleichen. Die erste Nebenblende wird vorzugsweise von einem linearbeweglichen vierten Steuerschieber definiert. Der vierte Steuerschieber wird vorzugsweise von einer vierten Feder in Richtung einer Vergrößerung der ersten Nebenbeiende beaufschlagt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Nebenblende eine zweite Nebenblende umfasst, welche Bestandteil eines Druckbegrenzungsventils ist. Hierdurch kann der Druck an der dritten Steuerstelle und mithin der in den Lastmeldekanal gemeldete Druck auf einen vorgegeben Grenzwert nach oben begrenzt werden. Der kleinste Strömungswiderstand der zweiten Nebenblende ist vorzugsweise kleiner als der kleinste Strömungswiderstand der übrigen Nebenblenden, höchst vorzugsweise deutlich kleiner.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lage des ersten Steuerschiebers mittels eines ersten und eines zweiten Steuerdrucks verstellbar ist. Der erste Steuerschieber wird vorzugsweise von wenigsten einer ersten Feder in eine mittlere Stellung vorgespannt, in welcher höchst vorzugsweise alle ersten Hauptblenden verschlossen sind. Der erste und/oder der zweiten Steuerdruck beaufschlagen den ersten Steuerschieber vorzugsweise in Richtung der Längsachse.
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Es kann vorgesehen sein, dass die erste Nebenblende derart verstellbar ist, dass ihr Öffnungsquerschnitt vom ersten und/oder vom zweiten Steuerdruck abhängt.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Öffnungsquerschnitt der ersten Nebenblende kleiner wird, wenn der höherer der beiden Drücke, erster und zweiter Steuerdruck, zunimmt.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe;
- 2 einen Längsschnitt der Ventilbaugruppe nach 1, wobei die Schnittebene durch den ersten und den zweiten Steuerschieber verläuft;
- 2a eine der 2 entsprechende Darstellung, wobei der erste und der zweite Steuerschieber geschnitten dargestellt sind;
- 3 einen weiteren Längsschnitt der Ventilbaugruppe nach 1, wobei die Schnittebene durch den dritten und den vierten Steuerschieber verläuft; und
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt von 3 im Bereich des dritten Steuerschiebers.
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1 zeigt einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe
10. Die Ventilbaugruppe
10 ist zur Verwendung in einem Ventilblock vorgesehen, wobei sie vorzugsweise in der Art einer Ventilscheibe ausgebildet ist. Sie wird von einem Pumpenkanal
23, zwei Tankkanälen
24 und einem Lastmeldekanal
25 durchsetzt, welche jeweils so ausgebildet sind, dass sich über den gesamten Ventilblock jeweils ein durchgehender Kanal ergibt. Vorzugsweise umfasst der Ventilblock in erster Linie Ventilscheiben, die entsprechend der
US 5 305 789 A aufgebaut sind, wobei nur einzelne Ventilscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. Die vorliegende Erfindung und die
US 5 305 789 A unterscheiden sich dabei in erster Linie hinsichtlich der Art und Weise, wie die Lastkompensation mittels des zweiten Steuerschiebers
50 realisiert ist.
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Die Ventilbaugruppe 10 hat einen ersten Steuerschieber 30, mit dem die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Aktuators 90, welcher an den ersten und den zweiten Arbeitsanschluss 21; 22 angeschlossen ist, verstellt wird. Bei dem Aktuator 90 kann es sich um einen Hydraulikzylinder oder einen Hydromotor handeln. Der erste Steuerschieber 30 ist mittels zweier erster Federn 34 in eine mittlere Stellung vorgespannt, in der sich der Aktuator 90 nicht bewegt. In dieser Stellung kann kein Druckfluid, vom Pumpenkanal zum Aktuator fließen, weshalb man von einem Closed-Center-System spricht. Bei dem Druckfluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit, höchst vorzugsweise um Hydrauliköl.
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Der erste Steuerschieber wird vorliegend hydraulisch bewegt, namentlich mit dem ersten und dem zweiten Stelldruck 37; 38, welche den ersten Steuerschieber 30 bezüglich einer Längsachse (Nr. 14 in 2) in entgegengesetzter Richtung beaufschlagen. Der ersten und der zweiten Steuerdruck werden vorzugsweise von einem elektromagnetisch betätigten Vorsteuerventil (Nr. 92 in 2) bereitgestellt. Sie sind vorzugsweise eingangsseitig an ein Wechselventil 91 angeschlossen, an dessen Ausgang ein dritter Steuerdruck anliegt, welcher gleich dem höherem Druck der beiden Drücke, erster und zweite Steuerdruck 37; 38, ist.
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Die bereits angesprochene Lastkompensation wird mit einem zweiten Steuerschieber
50 bewerkstelligt, welcher in Strömungsrichtung vor den ersten Hauptblenden des ersten Steuerschieber
30 angeordnet ist. Man spricht daher auch von einer vorgeschalteten Druckwaage, wobei die
US 5 305 789 A eine nachgeschaltete Druckwaage verwendet, die hydraulisch deutlich anders arbeitet.
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Weiter ist eine Lasthaltung vorgesehen, welche mit einem ersten und einem zweiten Rückschlagventil 71; 72 realisiert ist, die jeweils ausschließlich einen Fluidstrom vom Pumpenkanal zum Aktuator 90 hin zulassen. Die zwei gesonderten Rückschlagventile 71; 72 sind insbesondere dem besonders platzsparenden Aufbau des ersten Steuerschiebers 30 geschuldet, der mit Bezug auf 1 näher erläutert ist. Bei einem konventionellen System mit vorgeschalteter Druckwaage würde ein einziges Rückschlagventil ausreichen.
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Weiter ist ein dritter Steuerschieber 60 vorgesehen, über den die Lastmeldung vom Aktuator 90 zum zweiten Steuerschieber 50 erfolgt. Der dritte Steuerschieber 60 trennt dabei die zweite Steuerstelle 12, an der der eigentliche Lastdruck vom Aktuator 90 unmittelbar anliegt, von der dritten Steuerstelle 13, deren Druck den zweiten Steuerschieber 50 unmittelbar beaufschlagt. Dabei ist der dritte Steuerschieber 60 so ausgebildet, dass die Drücke an der zweiten und der dritten Steuerstelle in der Regel im Wesentlichen gleich sind. Dabei wird vorzugsweise bewusst von der Möglichkeit gebrauch gemacht, den Druck an der dritten Steuerstelle unter den Druck an der zweiten Steuerstelle abzusenken, wenn dies vorteilhaft ist.
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Der dritte Steuerschieber 60 fehlt bei einem konventionellen System mit vorgeschalteter Druckwaage vollständig. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll vermieden werden, dass über die Lastmeldung nennenswert Druckfluid vom Aktuator 90 abfließen kann, wodurch die oben angesprochene Lasthaltung nicht mehr uneingeschränkt wirksam wäre. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass ein nennenswerter Fluidstrom in die Lastmeldung fließt kann, um das Verdrängungsvolumen der dort angeschlossenen Hydraulikpumpe zu verstellen. Weiter soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung der vierte Steuerschieber 81 zum Einsatz kommen, über den ebenfalls Druckfluid aus aus der Lastmeldung zum Tankkanal 24 hin abfließen kann. Die beiden genannten Fluidströme fließen vorliegende von der dritten Steuerstelle 13, nicht aber von der zweiten Steuerstelle 12, ab.
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Der vierte Steuerschieber 85 ist in erster Linie für Einsatzfälle gedacht, bei denen mit dem Aktuator 90 sehr große Massen beweget werden sollen, wobei beispielsweise an das Drehwerk eines Hydraulikbaggers gedacht ist. Hier würde die vorliegende Lastkompensation dazu führen, dass der Druck im Lastmeldekanal 25 sehr hohe Werte annehmen kann. Dies kann durch Öffnen der entsprechenden ersten Nebenblende 81 abgemildert werden. Die erste Nebenblende 81 wird dabei umso weiter geschlossen, je höher der jeweils aktive erste bzw. zweite Steuerdruck 37; 38 ist.
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Abschließend ist noch auf das Druckbegrenzungsventil 84 hinzuweisen, über welches der Druck an der dritten Steuerstelle 13 auf einen vorgegeben Wert nach oben begrenzt werden kann. Das Druckbegrenzungsventil 84 umfasst vorzugsweise eine zweite Nebenblende 82, welche öffnet, wenn der genannte Druckgrenzwert überschritten ist.
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Der Druck an der dritten Steuerstelle 13 ist über das dritte Rückschlagventil 73 an den Lastmeldekanal 25 angeschlossen. Dieses lässt ausschließlich einen Fluidstrom von der dritten Steuerstelle 13 zum Lastmeldekanal 25 zu. Im Ergebnis liegt im Lastmeldekanal 25 der höchste Lastdruck aller Ventilscheiben an. Der Förderdruck der an den Pumpenkanal 23 angeschlossenen Hydraulikpumpe wird vorzugsweise so eingestellt, dass er um eine vorgegebene Druckdifferenz oberhalb des Drucks im Lastmeldekanal 25 liegt.
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An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass eine Besonderheit des Systems nach
US 5 305 789 A darin besteht, dass die Lastmeldung über einen Lastmeldekanal erfolgt, welcher den gesamten Ventilblock durchsetzt. Die vorliegende Ventilscheibe solle gerade mit diesem System kompatibel sein. Die üblicherweise in Verbindung mit einer vorgeschalteten Druckwaage eingesetzte Wechselventilkaskade soll gerade nicht zum Einsatz kommen.
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Zuletzt ist noch auf den Leckölanschluss 27 (siehe auch 3) hinzuweisen, über welchen insbesondere die Leckagen am vierten Steuerschieber 85 abführbar sind.
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2 zeigt einen Längsschnitt der Ventilbaugruppe nach 1, wobei die Schnittebene durch den ersten und den zweiten Steuerschieber 30; 50 verläuft. 2a zeigt eine der 2 entsprechende Darstellung, wobei der erste 30 und der zweite Steuerschieber 50 geschnitten dargestellt sind. Der Übersichtlichkeit halber sind einige Bezugsziffern nur in einer dieser beiden Figuren eingetragen.
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Die Ventilbaugruppe 20 hat ein Gehäuse 20, welches einen Grundkörper 26 umfasst, der vorzugsweise im Gussverfahren hergestellt ist, wobei er spanabhebenden nachbearbeitet ist. Der Grundkörper 26 wird von einer bezüglichen einer Längsachse 14 kreiszylindrischen Bohrung durchsetzt, in welcher der erste Steuerschieber 30 linearbeweglich aufgenommen ist, wobei er weitgehend leckagefrei an die Bohrung angepasst ist. Der erste Steuerschieber 30 hat eine erste und eine zweite Ringnut 31; 32, welche ringartig um die Längsachse 14 herum verlaufen. Die beiden in Richtung der Längsachse 14 gegenüberliegenden Seitenränder einer jeden Ringnut 31; 32 bilden dabei zusammen mit dem Grundkörper 26 jeweils eine erste Hauptblende 33. Die ersten Hauptblenden umfassen 33 dabei jeweils mehrere Feinsteuerkerben am ersten Steuerschieber 30, so dass deren Öffnungsquerschnitt durch Bewegung des einstückigen ersten Steuerschiebers 30 feinfühlig einstellbar ist.
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Die beiden gegenüberliegenden Enden des ersten Steuerschiebers 30 ragen in einen jeweils zugeordneten, gesonderten Steuerdeckel 93 hinein, welcher fest mit dem Grundkörper 26 verbunden ist. In den beiden Steuerdeckeln 93 liegt der ersten bzw. der zweiten Steuerdruck 37; 38 an, welche den ersten Steuerschieber 30 stirnseitig beaufschlagen. In einen der beiden Steuerdeckel 93 ist wenigstens ein Vorsteuerventil 92 eingeschraubt, welches die beiden Steuerdrücke 37; 38 bereitstellt. Dabei können zweie gesonderte oder ein einziges Vorsteuerventil 92 vorgesehen sein. Weiter ist in den beiden Steuerdeckeln 93 jeweils eine gesonderte erste Feder 34 aufgenommen, welche den ersten Steuerschieber 30 in sein Mittelstellung vorspannen.
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Der zweite Steuerschieber 50 ist linearbeweglich im Grundkörper 26 aufgenommen, wobei seine Bewegungsrichtung quer zur Längsachse 14 verläuft. Der zweite Steuerschieber 50 ist mit einer Längsbohrung 53 versehen, welche zum ersten Steuerschieber 30 hin offen ist, wobei sie in die entgegengesetzt Richtung verschlossen ist. Der Innenraum der Längsbohrung 53 ist über Langlöcher 54 im zweiten Steuerschieber 50 unmittelbar mit Kanälen im Grundkörper 26 fluidisch verbunden, wobei dieser Bereich die erste Steuerstelle 11 bildet. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter einer Steuerstelle ein zusammenhängender Hohlraum verstanden, in dem überall im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Begrenzt wird eine Steuerstelle insbesondere durch Blende an denen zumindest in einigen Betriebszuständen der Ventilbaugruppe ein Druckabfall stattfindet. Die genannten Langlöcher 54 wirken dabei nicht als Blenden, da sie in jeder Stellung des zweiten Steuerschiebers 50 einen großen Strömungsquerschnitt freigeben.
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Im Bereich der Längsbohrung 53 sind im zweiten Steuerschieber 50 mehrere Radialbohrungen vorgesehen, die zusammen mit einer Steuerkante am Grundkörper 26 eine zweite Hauptblende 51 bilden, die stetig verstellbar ist. In 2 bzw. 2a ist die zweite Hauptblende 51 maximal geöffnet. Wenn der Druck an der ersten Steuerstelle 11 zunimmt wird der zweite Steuerschieber 50 entgegen der Kraft der zugeordneten zweiten Feder 52 verschoben, wodurch der Öffnungsquerschnitt der zweiten Hauptblende 52 abnimmt, wobei sie im Extremfall ganz verschlossen sein kann.
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Ein erster Fluidströmungspfad führt vom Pumpenkanal 23 am ersten Steuerschieber 30 vorbei, über die zweite Hauptblende 52, weiter über die erste Steuerstelle 11, weiter über das erste Rückschlagventil 71, wieder zum ersten Steuerschieber 30 hin, dort über eine erste Hauptblende 33 an der ersten Ringnut 31 zum ersten Arbeitsanschluss 21. Das typischerweise gleichzeitig vom Aktuator zurückfließende Druckfluid fließt dabei entlang eines dritten Fluidströmungspfades vom zweiten Arbeitsanschluss 22 über eine erste Hauptblende 33 an der zweiten Ringnut 32 zu einem zugeordneten Tankkanal 24. Wenn die Bewegungsrichtung des Aktuators umgekehrt wird, fließt das Druckfluid entlang eines zweiten Fluidströmungspfads vom Pumpenkanal 23 am ersten Steuerschieber 30 vorbei, über die zweite Hauptblende 52, weiter über die erste Steuerstelle 11, weiter über das zweite Rückschlagventil 72, wieder zum ersten Steuerschieber 30 hin, dort über eine erste Hauptblende 33 an der zweiten Ringnut 32 zum zweiten Arbeitsanschluss 22. Das gleichzeitig vom Aktuator zurückfließende Druckfluid fließt entlang eines vierten Fluidströmungspfades vom ersten Arbeitsanschluss 21 über eine erste Hauptblende 33 an der ersten Ringnut 31 zu einem zugeordneten Tankkanal 24. Das erste und das zweite Rückschlagventil 71; 72 lassen dabei jeweils ausschließlich einen Fluidstrom vom Pumpenkanal 24 zum jeweils zugeordneten Arbeitsanschluss 21; 22 hin zu, nicht aber in die entgegengesetzte Richtung zu, so dass eine Lasthaltung gegeben ist. D.h. der Aktuator bewegt sich auch dann nicht entgegen der gewünschten Richtung, wenn der Druck im Pumpenkanal 24 nicht ausreicht um die Last am Aktuator zu halten.
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Der jeweils wirksame Lastdruck liegt an der zweiten Steuerstelle 12 an, welche eine Ringnut im Grundkörper 26 umfasst, welche den ersten Steuerschieber 20 ringartig umgibt. Die Lastmeldung umfasst einen ersten und einen zweiten Steuerkanal 35; 36, welche konzentrisch zur Längsachse 14 im ersten Steuerschieber 30 verlaufen. Diese sind jeweils als Grundlochbohrung ausgeführt, welche von einer Stirnseite des ersten Steuerschiebers 30 her gebohrt werden. Die dortigen Öffnungen sind jeweils mit Verschlussschrauben 40 fluiddicht verschlossen. Zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerkanal 35; 36 besteht keine Fluidverbindung, wobei insbesondere die erste Radialbohrungen 41 so angeordnet sind, das entweder der erste oder der zweite Steuerkanal 35; 36 an die zweite Steuerstelle 12 angeschlossen ist. Die zweiten Radialbohrung 42 sind so angeordnet, dass der jeweils mit dem Pumpenkanal 23 verbundene Arbeitsanschluss 21; 22 mit dem jeweils zugeordneten Steuerkanal 35; 36 verbunden ist, wobei dieser Steuerkanal 35; 36 an die zweite Steuerstelle 12 angeschlossen ist. Die dritten Radialbohrungen 43 sind so angeordnet, dass der jeweils andere Steuerkanal 36; 35 mit einem zugeordneten Tankkanal 24 verbunden ist.
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Unmittelbar benachbart zu den Ringnuten 31; 32 ist jeweils ein zugeordneter erster bzw. zweiter Arbeitsanschluss 21; 22 an dem Gehäuse 20 angeordnet. Die beiden Arbeitsanschlüsse 21; 22 sind vorliegenden durch Deckel verschlossen, die im Betrieb entfernt werden.
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3 zeigt einen weiteren Längsschnitt der Ventilbaugruppe nach 1, wobei die Schnittebene durch den dritten und den vierten Steuerschieber 60; 85; verläuft. Die Schnittebene verläuft dabei parallel zur Schnittebene der 2 und ist in Ansichtsrichtung der 2 vor der dortigen Schnittebene angeordnet.
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Zu erkennen ist die Bohrung welche Bestandteil der ersten Steuerstelle 12 ist, und welche in eine Ausbucht an der entsprechenden in Ringnut in 2 einmündet. Der dortige Druck beaufschlagt den dritten Steuerschieber 60 stirnseitig, wobei weitere Details mit 4 erläutert werden.
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Die dritte Steuerstelle 13 wird von einem Kanalsystem gebildet, wobei alle entsprechenden Bohrungen in 3 mit der Bezugsziffer 13 gekennzeichnet sind. Besondere Beachtung verdient die Bohrung 13a, über welche die dritte Steuerstelle 13 mit der Federseite des zweiten Steuerschiebers (Nr. 50 in 2) verbunden ist.
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Die dritte Steuerstelle 13 ist über das bereits angesprochene Druckbegrenzungsventil 84 mit einem Tankkanal 24 verbunden.
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Weiter ist die dritte Steuerstelle 13 über den vierten Steuerschieber 85 mit einem zugordneten Tankkanal 24, wobei die gestrichelt dargestellte Verbindungsbohrung 28 abseits der Schnittebene der 3 angeordnet ist. Der vierte Steuerschieber 85 bildet eine stetig verstellbare erste Nebenblende 81, welche in der dargestellten, durch die vierte Feder 86 vorgespannte Endstellung maximal weit geöffnet ist. Der dritte Steuerdruck 39 beaufschlagt den vierten Steuerschieber 85 entgegen der vierten Feder 86 in Richtung einer Verkleinerung der ersten Nebenblende 81. Der freie Querschnitt der ersten Nebenbelende 81 verkleinert sich also, wenn der erste Steuerschieber hydraulisch betätigt wird. Die erste Nebenblende ist dabei so ausgelegt, dass in jedem Fall eine kleinste Restöffnung verbleibt, so dass immer zumindest etwas Druckfluid von der dritten Steuerstelle 13 über die erste Nebenblende 81 zum Tankkanal 24 fließt. Im Ergebnis sinkt also der Druck an der dritten Steuerstelle 13, so lange der dritten Steuerstelle 13 über den dritten Steuerschieber 60 kein Druckfluid zufließt.
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Der Leckölanschluss 27 im Bereich der vierten Feder 86 ist permanent an einen Tank angeschlossen.
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4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 3 im Bereich des dritten Steuerschiebers 60. Der dritte Steuerschieber 60 ist in einer gesonderten Hülse 63 linearbeweglich aufgenommen, die feste in einer zugeordneten Bohrung des Grundkörpers 26 aufgenommen ist. Die Hülse 63 wird dort vorzugsweise von einer (nicht dargestellten) Haltschraube gehalten, welche in des Innengewinde 65 eingeschraubt ist, in welches auch die Verschlussschraube (Nr. 64 in 3) eingeschraubt ist, mit welchem die dritte Steuerstelle 13 nach außen verschlossen ist.
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Umfangsseite ist an die Hülse 63 die erste Steuerstelle 11 angeschlossen. Dort sind Radialbohrungen 66 in der Hülse 63 vorgesehen, welche zusammen mit einer Ringnut am dritten Steuerschieber 60 eine stetig verstellbare dritte Hauptblende 61 bilden. Die in 4 dargestellte Stellung des dritten Steuerschiebers 60 wird mit einer dritten Feder 62 vorgespannt, die so schwach ausgeführt ist, dass sie die nachfolgend erläuterten Regelvorgänge im Wesentlichen nicht beeinflusst. In dieser Stellung ist die dritte Hauptblende 61 ganz geschlossen.
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Der Druck an der zweiten Steuerstelle 12 beaufschlagt den dritten Steuerschieber 60 stirnseitig in Richtung einer Vergrößerung der dritten Hauptblende 61, wobei der Druck an der dritten Steuerstelle 13 den dritten Steuerschieber 60 in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt. Die hydraulisch wirksame Fläche ist in beiden Fällen gleich. Über Bohrungen 68 im dritten Steuerschieber 60 ist die dritte Hauptblende 61 mit der dritten Steuerstelle 13 verbunden. In der Folge öffnete die dritte Hauptblende 61, wenn der Druck an der zweiten Steuerstelle 12 größer als der Druck an der dritten Steuerstelle 13 ist. Hierdurch wird eine Verbindung zwischen der ersten und der dritten Steuerstelle 13 freigegeben, so dass der Druck an der dritten Steuerstelle 13 steigt. Hierbei ist anzumerken, dass die vorstehend beschriebene Verschaltung zur Folge hat, dass der Druck an der ersten Steuerstelle 11 in fast allen Betriebszuständen höher als der Druck an der zweiten Steuerstelle ist. Etwas anderes gilt nur, wenn die oben erläuterte Lasthaltung aktiv wird.
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Wenn der Druck an der zweiten Steuerstelle 12 kleiner als der Druck an der dritten Steuerstelle 13 ist, ist die dritte Hauptblende 61 verschlossen. Gleichzeitig fließt über die ersten Nebenblende (Nr. 71 in 3) Druckfluid von der dritten Steuerstelle 13 ab, so dass der Druck an der dritten Steuerstelle 13 sinkt. Der Druck an der dritten Steuerstelle 13 wird sich demnach an der Druck an der zweiten Steuerstelle 12 annähern. Der zeitliche Verlauf dieser Annäherung hängt wegen dem vierten Steuerschieber (Nr. 85 in 3) vom ersten und vom zweiten Steuerdruck (Nr. 35; 36 in 1) ab.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventilbaugruppe
- 11
- erste Steuerstelle
- 12
- zweite Steuerstelle
- 13
- dritte Steuerstelle
- 13a
- Bohrung, welche Bestandteil der dritten Steuerstelle ist
- 14
- Längsachse
- 20
- Gehäuse
- 21
- erster Arbeitsanschluss
- 22
- zweiter Arbeitsanschluss
- 23
- Pumpenkanal
- 24
- Tankkanal
- 25
- Lastmeldekanal
- 26
- Grundkörper
- 27
- Leckageanschluss
- 28
- Verbindungsbohrung
- 30
- erster Steuerschieber
- 31
- erster Ringnut
- 32
- zweite Ringnut
- 33
- erste Hauptblende
- 34
- erste Feder
- 35
- erster Steuerkanal
- 36
- zweiter Steuerkanal
- 37
- erster Steuerdruck
- 38
- zweiter Steuerdruck
- 39
- dritter Steuerdruck
- 40
- Verschlussschraube
- 41
- erste Radialbohrung
- 42
- zweite Radialbohrung
- 43
- dritte Radialbohrung
- 50
- zweiter Steuerschieber
- 51
- zweite Hauptblende
- 52
- zweite Feder
- 53
- Längsbohrung
- 54
- Langlöcher
- 60
- dritte Steuerschieber
- 61
- dritte Hauptblende
- 62
- dritte Feder
- 63
- Hülse
- 64
- Verschlussschraube
- 65
- Gewinde
- 66
- Radialbohrung
- 67
- Ringnut
- 68
- Bohrung im dritten Steuerschieber
- 71
- erster Rückschlagventil
- 72
- zweites Rückschlagventil
- 73
- drittes Rückschlagventil
- 81
- erste Nebenblende
- 82
- zweite Nebenblende
- 84
- Druckbegrenzungsventil
- 85
- vierter Steuerschieber
- 86
- vierte Feder
- 90
- Aktuator
- 91
- Wechselventil
- 92
- Vorsteuerventil
- 93
- Steuerdeckel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5305789 A [0002, 0015, 0024, 0027, 0034]
