DE10245836A1

DE10245836A1 - LS-Wegeventilanordnung

Info

Publication number: DE10245836A1
Application number: DE10245836A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Olbrich
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: DE10245836B4

Abstract

Offenbart ist eine Wegeventilanordnung, bei der einem einen Geschwindigkeits- und einen Richtungsteil bildenden Proportionalventil eine Individualdruckwaage zugeordnet ist, über die der Druckabfall über dem Geschwindigkeitsteil des Proportionalventils lastdruckunabhängig konstant gehalten werden kann. Erfindungsgemäß ist die den Drosselquerschnitt der Individualdruckwaage bestimmende Regelkante in einem Strömungspfad zwischen dem Geschwindigkeits- und dem Richtungsteil des Proportionalventils angeordnet. Beschrieben ist des Weiteren eine Bypasssteuerung, die bei Verwendung von Sperrventilen ein schlagartiges Entriegeln des den Druckmittelrücklauf vom Verbraucher ermöglichenden Sperrventils verhindert. Die Bypasssteuerung wird dadurch erreicht, dass in der Grundstellung des Proportionalventils die beiden Arbeitsanschlüsse mit dem Tankanschluss verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine LS-Wegeventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Wegeventilanordnungen werden zur lastdruck unabhängigen Ansteuerung von Verbrauchern, beispielsweise von Hub-, Neige- oder Seitenverschiebungszylindern eines Hubstaplers verwendet.

In der DE 36 03 811 C2 ist eine LS-Wegeventilanordnung gezeigt, bei der in einem gemeinsamen Ventilgehäuse ein Schieber eines Proportionalventils geführt ist. Durch dieses Proportionalventil wird ein Richtungs- und Geschwindigkeitsteil der Wegeventilanordnung gebildet, wobei die Druckmittelgeschwindigkeit über eine Meßblende eingestellt wird. Um Schwankungen des Pumpen- oder Verbraucherdruckes auszugleichen und einen konstanten Druckmittelvolumenstrom zum Verbraucher zu gewährleisten, ist dem Proportionalventil eine Druckwaage zugeordnet, über die der Druckabfall über der Meßblende und somit der Volumenstrom zum Verbraucher konstant gehalten wird. Bei der bekannten Lösung ist im Bereich zwischen einem Druckwaagenkolben und dem Schieber des Proportionalventils ein Rückschlagventil angeordnet, das stromabwärts der Meßblende ausgebildet ist und eine Druckmittelströmung zum Verbraucher hin ermöglicht und in Gegenrichtung absperrt.

Ebenfalls bekannt sind Lösungen, bei denen nur das Proportionalventil und das Rückschlagventil ausgebildet sind. Will man nun in ein derartiges, relativ kompaktes Gehäuse eine Druckwaage integrieren, so muß eine zusätzliche Funktionsachse für die Druckwaage vorgesehen und entsprechend das Ventilgehäuse vergrößert werden. Ein Weglassen des Rückschlagventils und ein Einbau der Druckwaage in die Funktionsachse des Rückschlagventils ist nur mit einem erheblichen Aufwand möglich, da die der Meßblende vorgeschaltete Druckwaage eine äußert komplexe Kanalführung und einen entsprechend aufwendigen Umbau des Ventilgehäuses voraussetzen würde. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine LS-Wegeventilanordnung zu schaffen, die bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand kompakt ausgeführt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine LS-Wegeventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Druckwaage derart in die Ventilanordnung integriert, dass eine den Drosselquerschnitt der Druckwaage bestimmende Regelkante im Strömungspfad zwischen der Meßblende und einem Richtungsteil des Proportionalventils angeordnet ist. D. h., diese Regelkante befindet sich stromabwärts der Meßblende und stromaufwärts des Richtungsteils des Proportionalventils. Das Druckmittel strömt daher zunächst von der Meßblende des Proportionalventils zur Regelkante der Druckwaage und dann wieder zurück zum Richtungsteil des Proportionalventils. Dieser im wesentlichen in Richtung der Ventilachse orientierte Strömungspfad ermöglicht es, die Druckwaage mit sehr geringen Kosten für den Abguß und die Bearbeitung etwa in der Position aufzunehmen, in der sich bei der eingangs beschriebenen Lösung das Rückschlagventil befand, so dass Druckwaage und Proportionalventil in äußerst geringem Parallelabstand zueinander angeordnet werden können. Das Ventilgehäuse kann wesentlich kompakter als bei der bekannten Lösung ausgebildet werden.

Der Druckwaagenkolben wird vorteilhafter Weise als Hohlkolben ausgeführt, wobei die Innenbohrung einerseits in einer die Regelkante bildenden Stirnfläche und andererseits in einer Radialbohrung mündet. Diese ist stromabwärts der Meßblende des Proportionalventils angeordnet. Die lichte Weite dieser Radialbohrung bildet eine den maximalen Druckmittelstrom begrenzende Blende. An einem Schieber des Proportionalventils können an dem die Meßblende bildenden Ringbund Feinsteuerkerben ausgebildet werden.

Zur leckölfreien Absperrung des Verbrauchers werden vorteilhafterweise stromabwärts des Proportionalventils entriegelbare Sperrventile vorgesehen werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist am Außenumfang des Druckwaagenkolbens eine einen Ringspalt ausbildende Tasche vorgesehen, die in eine Kammer einmündet, über die der Richtungsteil des Proportionalventils mit dem durch die Regelkante bestimmten Drosselquerschnitt der Druckwaage verbunden ist.

Druckstösse beim Aufsteuern der Sperrventile lassen sich erfindungsgemäß dadurch verhindern, dass in der Grundstellung des Proportionalventils die beiden Verbraucheranschlüsse mit dem Tank verbunden sind. Dadurch kann der auf einen Entsperrkolben des Sperrventils wirkende Ansteuerdruck kontrolliert werden. Die Anmelderin behält sich vor, auf diese Weiterbildung der Erfindung einen eigenen, unabhängigen Patentanspruch zu richten, wobei dieser Anspruch auf die Sperrventile und das Proportionalventil gerichtet ist, das in seiner Grundstellung eine Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit dem Tank ermöglicht.

Zur weiteren Verbesserung des Ansprechverhaltens beim Aufsteuern des Sperrventils können die die Verbindung zwischen den Verbraucheranschluß zum Tank auf- bzw. zusteuernden Steuerkanten mit Feinsteuerkerben versehen sein.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer LS- Wegeventilanordnung mit Proportionalventil und Individualdruckwaage;
Fig. 2 ein Schaltsymbol der Ventilanordnung aus Fig. 1;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer LS- Wegeventilanordnung mit Porportionalventil, Druckwaage und zwei entriegelbaren Sperrventilen;
Fig. 4 ein Schaltschema eines die Ventilanordnung gemäß Fig. 3 enthaltenden Steuerblockes und
Fig. 5 eine Drucksteuerkurve für eine Wegenventilanordnung gemäß Fig. 3 im Vergleich zu einer Variante, bei der in der Grundposition des Proportionalventils die Verbindung zum Tank gesperrt ist.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer LS-Wegeventilanordnung 1. Gemäß der Schnittdarstellung hat die Wegeventilanordnung 1 ein Ventilgehäuses, in dem zwei Arbeitsanschlüsse A, B sowie eine Druckanschluss P, ein Tankanschluss T und ein LS-Anschluss (siehe Fig. 2) ausgebildet sind. Im Ventilgehäuse 2 sind ein stetig verstellbares Ventil, im folgenden Proportionalventil 4 genannt und eine Individualdruckwaage 6 aufgenommen. Ein Schieber 8 des Proportionalventils ist in einer Ventilbohrung 10 geführt, in der in der Reihenfolge von links nach rechts radial erweiterte Kammern 12, 14, 16, 18, 20, 22 und 24 ausgebildet sind. Diese Kammern 12 bis 24 sind durch Ringstege des Ventilgehäuses 2 zueinander beabstandet. Am Schieber 8 sind durch Ringnuten den Kammern zugeordnete Ringbünde 26, 28, 30, 34, 36 und 38 ausgebildet, wobei die Ringbünde 26 und 38 aus dem Ventilgehäuse 2 vorstehende Endabschnitte des Ventilschiebers 8 ausbilden.
An den einander zuweisenden, Steuerkanten ausbildenden Ringschultern der Ringbünde 26, 28, 30 sowie an den beiden Ringschultern des Ringbundes 36 sind jeweils Feinsteuerkerben 40 ausgebildet.
Wie Fig. 1 entnehmbar, sind die beiden Kammern 14 und 18 über Arbeitskanäle 42, 44 mit den Arbeitsanschlüssen B bzw. A verbunden. Die beiden Kammern 12 und 20 sind über nicht dargestellte Tankkanäle mit dem Tankanschluss T verbunden und die Kammer 24 ist über einen Druckkanal 46 mit dem Druckanschluss P verbunden. Der Ventilschieber 8 ist über eine Feder 48 in seine dargestellte Grundposition vorgespannt, in der ein am Ventilschieber 4 verschiebbar geführter Federteller 50 an der linken Stirnfläche des Gehäuses 2 und einer auf dem Endabschnitt des Ventilschiebers 8, ebenfalls verschiebbarer Federteller 52 an einer Verschlusskappe 54 abgestützt ist. Bei einer Axialverschiebung des Ventilschiebers 8 nach links (Fig. 1) hebt der Federteller 50 vom Gehäuse 2 ab, der Federteller 52 verbleibt in seiner dargestellten Position und gleitet auf dem Aussenumfang des Ventilschiebers 4 ab. Bei einer Axialverschiebung nach rechts hebt dieser Federteller 48 von der Verschlusskappe 54 ab und der Federteller 50verbleibt an seiner Stützposition am Gehäuse 2. An dem in Fig. 1 rechten Endabschnitt des Ventilschiebers 8 ist ein Befestigungsabschnitt 56 zum Ankoppeln einer Handhabe oder einer ähnlichen Betätigungseinrichtung ausgebildet.
Parallel zur Ventilbohrung 10 ist eine Druckwaagenbohrung 58 im Ventilgehäuse 2 ausgebildet. In dieser ist ein Druckwaagenkolben 60 axialverschiebbar geführt, der über eine Regelfeder 62 mit einem Anschlagsvorsprung 64 gegen eine Anlageschulter des Venitlgehäuses 2 vorgespannt ist. Die Regelfeder 62 ist ihrerseits an einer in die Druckwaagenbohrung 58 dichtend eingesetzten Stützhülse 66 abgestützt.
Der Druckwaagenkolben 60 ist als Hohlkolben ausgeführt und hat eine Innenbohrung 68, die einerseits in der in Fig. 1 linken Stirnseite des Druckwaagenkolbens 60 und andererseits in einer Radialbohrung 70 mündet. An der linken Stirnfläche des Druckwaagenkolbens 60 ist eine Regelkante 72 ausgebildet.
Wie Fig. 1 weiterhin entnehmbar ist, ist etwa im mittleren Bereich am Aussenumfang des Druckwaagenkolbens 60 eine umlaufende Tasche 74 ausgebildet, die über eine Axialnut 76 mit einem Kanal 78 verbunden ist, der in die Kammer 16 einmündet.
In der in Fig. 1 dargestellten Grundposition des Druckwaagenkolbens 60 steht die Regelkante 72 in Axialabstand zur benachbarten Umfangskante des Ventilgehäuses, so dass die Verbindung zwischen dem Kanal 78 und der Innenbohrung 68 aufgesteuert ist. Die Radialbohrung 70 mündet in einen Verbindungskanal 80 ein, der seinerseits in die Kammer 22 übergeht.
Wie im folgenden noch näher erläutert wird, bilden die Ringbünde 26, 28, 30 in Zusammenwirken mit den benachbarten Radialstegen des Gehäuses 2 einen Richtungsteil des Proportionalventils 4 aus während der Ringbund 36 im Zusammenwirken mit dem benachbarten Steg und den Kammern 22, 24 eine Messblende D1 (Fig. 4) zur Einstellung der Druckmittelgeschwindigkeit bildet. Die Radialbohrung 70 ist mit einem vorbestimmten Durchmesser ausgeführt, wobei durch diesen Durchmesser eine den Maximalstrom begrenzende Blende D2 gebildet ist.
Im Bereich der Tasche 74 mündet in die Druckwaagenbohrung 58 ein LS-Kanal 82 ein, über den der Druck in Kanal 78 abgreifbar ist. Dieser Druck entspricht dem Lastdruck des an die Arbeitsanschlüsse A, B angeschlossenen Verbrauchers.
Es sei nun angenommen, dass am Druckanschluss P ein von einer LS-Verstellpumpe gelieferter Druck anliegt und der Schieber 8 aus der Darstellung gemäß Fig. 1 gegen die Kraft der Feder 48 nach links verschoben wird. Durch diese Axialverschiebung des Schiebers 8 wird die durch den Ringbund 36 begrenzte Messblende D1 aufgesteuert, wobei die Aufsteuerung bei geringen Auslenkungen über die Feinsteuerkerben 40 erfolgt. Das Druckmittel kann vom Druckanschluss P über den Druckkanal 46 und die aufgesteuerte Messblende D1 (Ringbund 36) in den Verbindungskanal 80 und von dort über die den maximal Druckmittelstrom begrenzende Blende D2(Radialbohrung 70) in die Innenbohrung 68 des Druckwaagenkolbens 60 eintreten. Das Druckmittel durchströmt die Innenbohrung 68 und tritt dann über den von der Regelkante 72 aufgesteuerten Öffnungsquerschnitt in den Kanal 78 ein. Durch die Axialverschiebung des Schiebers 8 ist auch der Ringbund 28 nach links verschoben, so dass die Verbindung vom Kanal 78 zur Kammer 18 aufgesteuert ist - das Druckmittel strömt über die Kammer 18, den Arbeitskanal 44 und den Arbeitsanschluss A zum Verbraucher, beispielsweise einem Differentialzylinder. Das vom Verbraucher zurückgeführte Druckmittel tritt über den Arbeitsanschluss B in die Wegeventilanordnung 2 ein und strömt über den Arbeitskanal 42 und die vom Ringbund 26 aufgesteuerte Verbindung zwischen der Kammer I4 und der Kammer 12 zum Tankanschluss T hin ab.
Die Feinsteuerkerben 40 am Ringbund 36 bestimmen im Kleinstrombereich die Grösse des geregelten Druckmittelstroms.
Wie Fig. 1 entnehmbar ist, wird der Druckwaagenkolben 60 an seiner rechten Stirnfläche mit dem Druck stromaufwärts der Messblende D1 (Ringbund 36), d. h. mit dem Druck am Druckanschluss P beaufschlagt. In Gegenrichtung wirkt auf den Druckwaagenkolben 60 zum einen die Kraft der Regelfeder 62 und zum anderen der im Kanal 78 anliegende Druck, mithin der Lastdruck am zugeordneten Verbraucher. D. h., die Druckwaage ist mit einer Druckdifferenz beaufschlagt, die dem Druckabfall über der Messblende D1 (Ringbund 36) und der den Maximalstrom begrenzenden Blende D2 (Radialbohrung 70) entspricht. Diese Druckdifferenz entspricht der Kraft der Regelfeder 62.
Es zeigte sich, dass durch die über die Tasche 74 auf den Druckwaagenkolben 60 wirkende hydromechanische Querbelastung eine Bedämpfung des Druckwaagenkolbens 60 möglich ist.
Je nach Lastdruck am Verbraucher und von der Pumpe gelieferten Druck stellt sich der Druckwaagenkolben 60 der Druckwaage 6 in eine Regelposition ein, in der der Druckabfall über der Messblende D1 und der Blende D2 unabhängig vom Lastdruck und vom Pumpendruck konstant gehalten wird, so dass entsprechend der Druckmittelvolumenstrom zum Verbraucher unabhängig von Druckschwankungen ist. Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, ist die Regelkante 72 der Druckwaage 6 stromabwärts der Messblende D1 (und auch der den Maximalstrom begrenzenden Blende D2 (Radialbohrung 70)) und stromaufwärts des durch die Ringbünde 26, 28, 30 gebildeten Richtungsteils des Proportionalventils 8 ausgebildet. Diese Geometrie ermöglicht es, die Druckwaage 6 mit minimalen Umbauten des Ventilgehäuses 2 sehr dicht am Schieber 8 anzuordnen, so dass eine sehr kompakte Lösung ermöglicht wird.
In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Schaubild der Wegeventilanordnung 1 dargestellt. Die strichpunktierte Linie kennzeichnet das Ventilgehäuse 2, an dem der Druckanschluss P, ein Steuer- oder LS-Anschluss LS, ein Tankanschluss T sowie die beiden Arbeitsanschlüsse A, B ausgebildet sind. Im Ventilgehäuse 2 sind das Proportionalventil 4 sowie die Individualdruckwaage 6 aufgenommen. Der Druckanschluss P ist über den Druckkanal 46 und die vorgeschaltete Druckwaage 6 mit dem Eingangsanschluss des Proportionalventils 4 verbunden, der praktisch durch die Kammer 24 gebildet ist. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind über die beiden Arbeitskanäle 42, 44 mit den Ausgangsanschlüssen des Proportionalventils 4 verbunden, die gemäß Fig. 1 durch die Kammern 14 und 18 gebildet sind.
Die Darstellung gemäß Fig. 2 ist insofern vereinfacht, als dass die Druckwaage 6 dem Proportionalventil 4 vorgeschaltet ist, während sie in der in Fig. 1 dargestellten konkreten Lösung lediglich dem Richtungsteil des Proportionalventils 4 und nicht der Messblende vorgeschaltet ist. Das vereinfachte Schaubild wurde zum Zwecke der besseren Verständlichkeit gewählt.
Das Proportionalventil 4 hat des weiteren noch einen Tankanschluss, der praktisch durch die Kammern 12, 20 gebildet ist. Der Lastdruck wird über den LS-Kanal 82 abgegriffen.
Gemäß Fig. 2 ist das Proportionalventil 4 durch die Kraft der Feder 48 in seine dargestellte Grundposition "0" vorgespannt, in der der Druckanschluss P und die Arbeitsanschlüsse A, B abgesperrt sind, während der LS- Kanal 82 mit dem Tank T verbunden ist. Bei der vorbeschriebenen Betätigung des Proportionalventils 4 über die Handhabe wird der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden und die durch den Ringbund 36 begrenzte Messblende D1 aufgesteuert. Der Druck stromabwärts der Messblende D1 (und der die Maximalströmung begrenzenden Blende D2 (Radialbohrung 70)) wirkt dann in Richtung der Regelfeder 62, d. h. in Öffnungsrichtung auf die Druckwaage 6, während der Druck am Druckanschluss P, d. h. der Druck stromaufwärts der Messblende in Schliessrichtung auf die Druckwaage 6 wirkt. In Abhängigkeit von den Druckverhältnissen wird die Druckwaage 6 in eine Regelposition gebracht, in der der Druckabfall über der Messblende D1 konstant gehalten wird, so dass der Verbraucher mit einem konstanten Druckmittelvolumenstrom versorgt wird.
Das vom Verbraucher zurückströmende Druckmittel tritt über den Arbeitsanschluss B, den Arbeitskanal 42, das Proportionalventil 4, einen Tankkanal 84 und den Tankanschluss T zurück zum Tank.
Soll nun der Verbraucher leckagefrei abgestützt werden, so muss die in Fig. 1 dargestellte Wegeventilanordnung mit einem Sperr- oder Rückschlagventil versehen werden, das eine Druckmittelströmung vom Verbraucher zum Tank verhindert. Bei der eingangs genannten bekannten Lösung gemäß der DE 36 03 811 C2 ist im Bereich zwischen dem Schieber 8 des Proportionalventils und der Druckwaage 6 ein Rückschlagventil vorgesehen. Durch ein derartiges Rückschlagventil kann jedoch keine leckagefreie Abstützung des Verbrauchers gewährleistet werden, da das Druckmittel über die Dichtspalte des Proportionalventils zum Tank T hin abströmen kann. Zur leckagefreien Abstützung müssen die Sperrventile daher zwischen dem Verbraucher und dem Proportionalventil vorgesehen werden. Eine derartige Lösung ist in Fig. 3 dargestellt. Der Grundaufbau dieses Ventils entspricht demjenigen aus Fig. 2. D. h., auch bei dieser Variante sind ein Proportionalventil 4 und eine Individualdruckwaage 6 parallel zueinander angeordnet, die im Prinzip den gleichen Aufbau wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel haben. Im folgenden werden der Einfachheit halber nur die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschrieben, im übrigen wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.
Zur leckagefreien Abstützung des Verbrauchers sind in den Arbeitskanälen 42, 44 entriegelbare Sperrventile 86, 88 vorgesehen. Diese Sperrventile 86, 88 haben jeweils einen Ventilkörper 90, der über eine Ventilfeder 92 gegen einen Ventilsitz 94 vorgespannt ist. Jeder der Ventilkörper 90 hat einen Axialvorsprung, in dem ein Stift 96 axialverschiebbar geführt ist. Dieser wirkt auf einen in einer Innenbohrung des Ventilkörpers 90 aufgenommenen Schliesskörper 98, der durch eine schwache Feder oder den Druck am zugeordneten Verbraucheranschluss gegen einen inneren Ventilsitz des Ventilkörpers 90vorgespannt ist. Dieser innere Ventilsitz ist ebenfalls mit dem zugeordneten Arbeitsanschluss B, A verbunden.
In einer die beiden Arbeitskanäle 42, 44 verbindenden Querbohrung ist dichtend ein Betätigungskolben 100 geführt, der bei einer Axialverschiebung auf den benachbarten, aus dem Ventilkörper 90 vorstehenden Stift 96 aufläuft.
Wird nun in der vorbeschriebenen Weise durch Axialverschiebung des Schiebers 8 des Proportionalventils 4 der Arbeitsanschluss A mit Druckmittel beaufschlagt, so wird der Ventilkörper 90 des Sperrventils 88 gegen die Kraft seiner Ventilfeder 92 vom Ventilsitz 94 abgehoben, so dass das Druckmittel mit vernachlässigbarem Druckverlust zum Arbeitsanschluss A strömt. Gleichzeitig wird der Betätigungskolben 100 durch den Druck im Arbeitskanal 44 nach links (Fig. 3) verschoben und läuft auf den Stift 96 des Sperrventils 86 auf. Durch die resultierende Axialverschiebung des Stiftes 96 wird der Schliesskörper 98 von seinem inneren Ventilsitz abgehoben, so dass Druckmittel vom Arbeitsanschluss B in den Arbeitskanal 42 abströmen kann, so dass die in Schliessrichtung auf den Ventilkörper 90 wirksame Druckkraft verringert wird. Dadurch kann dann durch den auf eine Ringschulter 102 wirksamen Druck am Arbeitsanschluss B der Ventilkörper 90 vom Ventilsitz 94 abgehoben werden, so dass das Druckmittel vom Arbeitsanschluss B in der vorbeschriebenen Weise zum Tankanschluss T abströmen kann.
Eine weitere Besonderheit der in Fig. 3 dargestellten Ventilanordnung besteht darin, dass in der federvorgespannten Grundposition des Schiebers 8 die beiden mit den Arbeitskanälen 42, 44 verbundenen Kammern 14 bzw. 18 mit den benachbarten Kammern 12 bzw. 20verbunden sind - dadurch sind in der Grundposition des Proportionalventils 4 die beiden Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Tankanschluss T verbunden. Dies wird dadurch erreicht, dass die beiden Ringbünde 26 und 30 in Axialrichtung verkürzt werden, so dass die die Verbindung zwischen den Kammern 12 und 14 bzw. 18 und 20 aufsteuernden Steuerkanten 104, 106 in der Grundstellung in der Kammer 12 bzw. 20 angeordnet sind (negative Überdeckung).
Wird der Schieber 8 beispielsweise nach links verschoben, so wird über die Steuerkante 106 die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluss A und der Kammer 20 und somit dem Tankanschluss T langsam zugesteuert, wobei die Abströmmenge nach einer bestimmten Axialverschiebung nur noch durch die Feinsteuerkerben 40 des Ringbunds 30 bestimmt ist. Durch diese anfängliche Verbindung zum Tankanschluss T baut sich der zur Entriegelung des Sperrventils 86 erforderliche Druck im Arbeitskanal 44 vergleichsweise langsam auf, so dass das Sperrventil 86 wesentlich langsamer geöffnet wird als die bei einer Variante mit Nullüberdeckung oder positiver Überdeckung der Fall wäre. D. h., durch diese Drossel- oder Bypasssteuerung kann der Ansteuerdruck vor dem Betätigungskolben 100 kontrolliert werden, so dass ein schlagartiges Aufsteuern und damit entlasten des Verbrauchers verhinderbar ist.
Fig. 4 zeigt ein Schaltschema der in Fig. 3 dargestellten Wegeventilanordnung, wobei der Fall beschrieben werden soll, in dem eine Last L kontrolliert gesenkt wird. In der Darstellung gemäß Fig. 4 ist der Geschwindigkeitsteil des Proportionalventils 4 aus Fig. 3 durch die beiden Blenden D1, D2 angedeutet, wobei die Blende D1 der durch den Ringbund 36 begrenzten Messblende entspricht während die stromabwärts davon angeordnete Blende D2 der den Maximalstrom begrenzenden Radialbohrung 70 entspricht. Stromabwärts dieser beiden Blenden D1, D2 ist die Druckwaage 6 angeordnet, die in Richtung ihrer Öffnungsstellung durch die Regelfeder 62 und den Druck stromabwärts der beiden Blenden D1, D2 und in Schliessrichtung durch den Druck stromaufwärts der Messblende D1 beaufschlagt ist. Der Druck stromabwärts der Druckwaage 6 wird über den LS-Kanal 82 abgegriffen und zu einer Wechselventilanordnung 108 geführt. Diese ist derart ausgebildet, dass der höchste Lastdruck sämtlicher Verbraucher zu einer Verstellpumpe 110 gemeldet wird und diese in Abhängigkeit von diesem Maximallastdruck angesteuert wird (LS-Steuerung).
Die in Fig. 4 mit D3 gekennzeichnete Blende steht für den Strömungsquerschnitt, der durch den die Strömungsrichtung vorgebenden Ringbund 28 und den entsprechenden benachbarten Ringsteg der Ventilbohrung 10 begrenzt ist.
Die mit D4 gekennzeichnete Blende kennzeichnet den Strömungsquerschnitt, der zu Beginn der Axialverschiebung des Schiebers 8 eine Abströmung von Druckmittel von dem mit Druck beaufschlagten Arbeitskanal zum Tankanschluss T ermöglicht. D. h., die Blende D4 steht für den Querschnitt, der durch die Steuerkante 104 oder 106 aufgesteuert ist. In dem Schaltschema gemäß Fig. 4 ist des weiteren das dem Arbeitsanschluss A zugeordnete entriegelbare Sperrventil 88 sowie der mit einer ziehenden Last L beaufschlagte Verbraucher 112 dargestellt.
Soll nun diese Last L abgesenkt werden, so wird der Schieber 8 des Proportionalventils 4 in der Darstellung gemäß Fig. 3 nach rechts verschoben, so dass Druckmittel in der vorstehend beschriebenen Weise vom Druckkanal 46über die Messblende D1 (Ringbund 36), die Radialbohrung 70 (Blende D2), die Innenbohrung 68, den von der Regelkante 72 aufgesteuerten Drosselquerschnitt, den Kanal 78, den vom Ringbund 28 aufgesteuerten Querschnitt in den Arbeitskanal 42 einströmt. Das in Fig. 4 nicht dargestellte Sperrventil 36 wird geöffnet und der Zylinderraum 114 des Verbrauchers mit Druckmittel beaufschlagt. Die Druckwaage 6 stellt sich dabei in eine Regelposition ein, in der der Druckabfall über die Blenden D1, D2 konstant gehalten wird. Zu Beginn der Axialverschiebung des Schiebers 8 ist die mit D4 gekennzeichnete Blende, d. h. der den Arbeitskanal 42 mit dem Raum 12 verbindende Querschnitt noch geöffnet, so dass zunächst Druckmittel über die Blende D4 zum Tankkanal 84 abströmen kann. Mit zunehmender Axialverschiebung des Schiebers 8 wird die Blende D4 zugesteuert und damit der Bypass zum Tankkanal 84 zugesteuert. Im Arbeitskanal 42 baut sich während dieser Drosselsteuerung der Entriegelungsdruck auf, der erforderlich ist, um das Sperrventil 88 zu entriegeln und in eine Druckmittelrückströmung zum Tank T ermöglichende Öffnungsstellung zu bringen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung mit der vorbeschriebenen Bypasssteuerung sowie der zugeordneten Individual-Druckwaage ist sichergestellt, dass der Ansteuerdruck vor dem Betätigungskolben 100 unabhängig von eingangsseitigen Druckschwankungen bleibt, so dass die Last kontrolliert abgesenkt werden kann.
In Fig. 5 ist der qualitative Verlauf einer Drucksteuerkurve gezeigt, wobei die mit (a) gekennzeichnete Kurve eine Variante ohne die vorbeschriebene Bypasssteuerung (Fig. 1) und die Kurve (b) die Wegeventilanordnung mit Bypasssteuerung ((Fig. 3); Arbeitsanschlüsse A, B in Grundposition des Proportionalventlis mit dem Tank verbunden) zeigt. Bei einer Wegeventilanordnung ohne Bypasssteuerung erfolgt ein schnelles Entriegeln des den Druckmittelrücklauf ermöglichenden Sperrventils, so dass es aufgrund der dann schlagartig absinkenden Last und der entsprechend aufzufangenden Beschleunigungsenergie zum Abbremsen der Last L zu einer Drucküberhöhung kommt.
Bei Verwendung der Bypassteuerung (Kurve b) wird der Druckmittelrücklauf allmählich aufgesteuert, so dass das Überschwingen verhindert werden kann.
Der guten Ordnung halber sei nochmals darauf hingewiesen, dass auf diese Bypasssteuerung ein eigenes Patentbegehren gerichtet werden kann, das unabhängig vom Aufbau der Druckwaage ist. Selbstverständlich lässt sich die Wegeventilanordnung auch bei LUDV-Steuerungen einsetzen.
Offenbart ist eine Wegeventilanordnung, bei der einem einen Geschwindigkeits- und einen Richtungsteil bildenden Proportionalventil eine Individualdruckwaage zugeordnet ist, über die der Druckabfall über dem Geschwindigkeitsteil des Proportionalventils lastdruckunabhängig konstant gehalten werden kann. Erfindungsgemäß ist die den Drosselquerschnitt der Individualdruckwaage bestimmende Regelkante in einem Strömungspfad zwischen dem Geschwindigkeits- und dem Richtungsteil des Proportionalventils angeordnet. Beschrieben ist desweiteren eine Bypasssteuerung, die bei Verwendung von Sperrventilen ein schlagartiges Entriegeln des den Druckmittelrücklauf vom Verbraucher ermöglichenden Sperrventils verhindert. Die Bypassteuerung wird dadurch erreicht, dass in der Grundstellung des Proportionalventils die beiden Arbeitsanschlüsse mit dem Tankanschluß verbunden sind. Bezugszeichenliste 1 Wegeventilanordnung
2 Ventilgehäuse
4 Proportionalventil
6 Individualdruckwaage
8 Schieber
10 Ventilbohrung
12 Kammer
14 Kammer
16 Kammer
18 Kammer
20 Kammer
22 Kammer
24 Kammer
26 Ringbund
28 Ringbund
30 Ringbund
34 Ringbund
36 Ringbund
38 Ringbund
40 Feinsteuerkerben
42 Arbeitskanal
44 Arbeitskanal
46 Druckkanal
48 Feder
50 Federteller
52 Federteller
54 Verschlussklappe
56 Befestigungsabschnitt
58 Druckwaagenbohrung
60 Druckwaagenkolben
62 Regelfeder
64 Anschlagsvorsprung
66 Stützhülse
68 Innenbohrung
70 Radialbohrung
72 Regelkante
74 Tasche
76 Axialnut
78 Kanal
80 Verbindungskanal
82 LS-Kanal
84 Tankkanal
86 Sperrventil
88 Sperrventil
90 Ventilkörper
92 Ventilfeder
94 Ventilsitz
96 Stift
98 Schließkörper
100 Betätigungskolben
102 Ringschulter
104 Steuerkante
106 Steuerkante
108 Wechselventilanordnung
110 Verstellpumpe
112 Verbraucher

Claims

1. Wegeventilanordnung zur Steuerung der Druckmittelströmung zwischen einer Pumpe (110), einem Verbraucher (112) und einem Tank (T), mit einem ein Druckmittel-Strömungsrichtungsteil und eine Meßblende (D1) bildenden Proportionalventil (4) und einer der Meßblende (D1) zugeordneten Druckwaage (6) die in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts und in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts der Meßblende (D1) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelkante (72) der Druckwaage (6) im Strömungspfad zwischen der Meßblende (D1) und dem Strömungsrichtungsteil des Proportionalventils (4) angeordnet ist.

2. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 1, wobei ein Druckwaagenkolben (60) parallel zu einem Schieber (8) des Proportionalventils (4) geführt ist und eine Innenbohrung (68) aufweist, die einerseits in einer die Regelkante (72) bildenden Stirnfläche und andererseits in einer den Maximalstrom begrenzenden, durch eine Radialbohrung (70) gebildeten Blende (D2) mündet, die stromabwärts der Meßblende (D1) angeordnet ist.

3. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Schieber (8) im Bereich der Meßblende (D1) mit Feinsteuerkerben (40) ausgeführt ist.

4. Wegeventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche mit zwei Arbeitsanschlüssen (A, B), wobei in jedem zu den Arbeitsanschlüssen (A, B) führenden Arbeitskanal (42, 44) ein entriegelbares Sperrventil (86, 88) angeordnet ist.

5. Wegeventilanordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, wobei der Druckwaagenkolben (60) an seinem Außenumfang eine ringförmige, einen Ringspalt ausbildende Tasche (74) hat, die hydraulisch mit einer stromabwärts der Regelkante (72) angeordneten Kammer (16) des Ventilgehäuses (2) verbunden ist.

6. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 5, wobei ein LS-Kanal (82) in der Tasche (74) mündet.

7. Wegeventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in der federvorgespannten Grundposition des Schiebers (8) eine Verbindung zwischen den Arbeitsanschlüssen (A, B) und dem Tankanschluß (T) aufgesteuert ist.

8. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 7, wobei der jeweils die Verbindung zum Tankanschluß (T) auf- oder zusteuernde Ringbund (26, 30) des Schiebers (8) mit negativer Überdeckung mit Bezug zum zugeordneten Ringsteg einer Ventilbohrung (10) ausgeführt ist.

9. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 8, wobei an dem Ringbund (26, 30) Feinsteuerkerben (40) ausgebildet sind.