DE1601729B2 - Mit Vorsteuerung arbeitende hydraulische SteuerventUeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Vorsteuerung arbeitende hydraulische Steuerventileinrichtung von der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Solche Steuerventileinrichtungen gehören zum Stande der Technik und sind beispielsweise bekannt aus der US-Re 26 028 bzw. der dieser entsprechenden US-PS 51 455 sowie aus der US-PS 25 69 881. Die bekannten Steuerventileinrichtungen haben den Nachteil, daß sie <>o aufgrund des Übersetzungsverhältnisses und der Massenträgheit der Verschlußstücke ihrer einzelnen Ventile nicht besonders feinfühlig arbeiten und dazu neigen, zunächst die erwünschte Soll-Einstellung zu überschießen, um dann anschließend erst in Pendelbewegungen in ^ die endgültige Ruhestellung zu gelangen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Speiseventile ein sanfteres Ansprechverhalten zeigen.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Die besonders feinfühlige Arbeitsweise und die Unterdrückung der unerwünschten Pendelbewegungen ist vor allem darauf zurückzuführen, daß bei der erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung die Druckkammer des Speiseventils nicht mehr über ein einfaches baulich getrenntes Rückschlagventil, sondern durch ein baulich mit dem Verschlußteil des Speiseventils vereinigtes Rückschlagventil versorgt wird, welchem eine Einlaßdrosselbohrung vorgeschaltet ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist Inhalt des Unteranspruches. In diesem Zusammenhange ist es grundsätzlich bereits bekannt, zur Ermöglichung der anderen Strömungsrichtung bei Rückschlagventilen diese zwangszuentriegeln (Fachbuch H. Zoebl »Ölhydraulik«, Wien, Springer-Verlag, 1963,Seitenl62undl63).

In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung in einem Hydrauliksystem mit doppeltwirkendem Hydraulikzylinder,

F i g. 2 einen Schnitt durch das Richtungssteuergerät der Steuerventileinrichtung in vergrößerter Darstellung mit normalerweise geschlossenen, stopfenartigen Speise- und Rückflußventilen,

F i g. 3 einen F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch das Richtungssteuergerät, das sich in der einen Arbeitsstellung befindet,

F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch ein abgewandeltes Speiseventil des Richtungssteuergerätes,

F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung des Speiseventils in einer anderen Arbeitsstellung,

F i g. δ einen Teilschnitt durch ein abgewandeltes Rückflußventil und

F i g. 7 eine ei iindüngsgemäue Steuervenii'ein-ichtung für einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder.

Die F i g. 1 zeigt die Steuerventileinrichtung für einen den Servomotor darstellenden doppeltwirkenden Zylinder 15, die ein Richtungssteuergerät 16, ein Geschwindigkeitssteuergerät 17 und ein auf die Geräte 16 und 17 einwirkendes Vorsteuerventil 18 umfaßt.

Wenn der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils 18 aus seiner dargestellten Neutralstellung in Richtung auf eine der beidseitig der Neutralstellung angeordneten Arbeitsstellungen verschoben wird, kommt es zu einem stetig kleiner werdenden Durchfluß des Steuerdruckmittels von der Pumpe 21 durch den offenen Mittelkanal 22 des Vorsteuerventils, so daß an dessen Einlaß ein entsprechender Gegendruck entsteht. Dieser Gegendruck wirkt über die Speiseleitung 23 auf den im Nebenschluß angeordneten Dosierventilkörper 24 des Geschwindigkeitssteuergerätes 17, so daß die Schließbewegung dieses Ventilkörpers proportional zur Schließung des offenen Mittelkanals des Vorsteuerventils durch dessen Schieberkolben 20 erfolgt.

Solange der Dosierventilkörper 24 nicht vollständig schließt, kann das von der Pumpe 21 kommende Druckmittel über eine Rückleitung 27 zum Druckmittelsammelbehälter 26 zurückkehren. Die Rückleitung 27

liegt im Nebenschluß zu der an den Ausgang der Pumpe angeschlossenen Hauptspeiseleitung 28. Durch Verändern der zum Druckmittelsammeibehälter zurückgeleiteten Druckmittelmenge kann daher die Druckmittelmenge eingestellt werden, die die Pumpe 21 über das Richtungssteuergerät 16 zum Zylinder 15 leitet

Das Richtungssteuergerät 16 ermöglicht somit einer Bedienungsperson, eine gewünschte Arbeitsrichtung und Geschwindigkeit des Kolbens 19 im Zylinder 15 einzustellen.

Das Richtungssteuerventil 16 enthält zwei Motoranschlüsse 29 und 30, ein erstes Paar normalerweise geschlossener druckmittelbetätigter Rückschlagventile, bestehend aus einem Speiseventil 31 und einem Rückfiußventil 32 für den Motoranschluß 29, und ein ^ zweites Paar normalerweise geschlossener druckmittelbetätigter Rückschlagventile, ebenfalls bestehend aus einem Speiseventil 33 und einem Rückflußventil 34 für den Motoranschluß 30. Die beiden Vrntilpaare sind identisch ausgeführt Die Speiseventile 31 und 33 steuern die Verbindung zwischen den Motoranschlüssen 29 und 30 und einem gemeinsamen Speisekanal 35, dessen Einlaß 36 für das Arbeitsdruckmittel mit der Hauptspeiseleitung 28 in Verbindung steht. Die Rückflußventile 32 und 34 steuern die Verbindung zwischen den Motoranschlüssen und den Armen 37, 38 eines U-förmigen Rückflußkanals 39. dessen Auslaß 40 über eine Rückflußleitung 41 mit dem Druckwiittelsammelbehälter 26 in Verbindung steht.

Das Richtungssteuergerät 16 enthält ferner einen «> ersten gemeinsamen Steueranschluß 42, dem das erste, aus einem Speiseventil 31 und einem Rückflußventii 32 bestehende Paar zugeordnet ist, und einen zweiten gemeinsamen Steueranschluß 43 für das zweite Paar ebensolcher Ventile 33 und 34. Der Steueranschluß 42 '"' steht über eine Steuerleitung 44 mit dem — bezogen auf F i g. 1 — rechten Anschluß 45 des Vorsieuerventils und der andere Stcueranschluß 43 über eine Steuerleitung 46 mit dem linken Anschluß 47 des Vorsteuerventils in Verbindung. ·»<·

Wenn das Vorsteuerventil in eine Senkstellung verschoben wird, die um einen ersten Betrag links von der dargestellten Neutralstellung liegt, wird der offene Mittelkana! 22 des Vorsteuerventils versperrt, so daß der Dosierventilkörper 24 des Geschwindigkeitssteuer- ·'' gerätes 17 in die Schließstellung kommt und das von der Pumpe 21 kommende Druckmittel zum Einlaß 36 des Richtungssteu::rgerätes 16 fließt. Das Steuerdruckmittel wird jetzt vom Einlaß des Vorsteuerventils 18 über dessen Anschluß 45 zum Steueranschluß 42 des ^r>(1 Richtungssteuergerätes 16 geleitet. Der andere Steueranschluß 43 wird über den Anschluß 47 des Vorsteuerventils und dessen Rückflußkanäle zum Druckmittelsammelbehälter 26 entlüftet. Wie Fig. 3 zu veideutlichen vermag, bewirkt der Druckanstieg am Steueran-Schluß 42 ein öffnen des Speiseventils 31, so daß das Druckmittel vom Speisekanal 35 zum Motoranschluß 29 und über die Motorleitung 48 zum Kolbenstangenende des Zylinders 15 fließen kann und eine an der Kolbenstange angreifende Last in der einen Arbeits- ^b0 richtung bewegt wird. Zur gleichen Zeit ergibt sich durch Entlüftung des anderen Steueranschlusses 43 ein Öffnen des Rückflußventils 34, so daß das am Kopfende des Zylinders 15 austretende Druckmittel über die Motorleitung 49 und den Motoranschluß 30 zum ^hr> Druckmittelsammelbehälter zurückströmen kann.

Wenn das Vorsteuerentil in eine rechts der Neutralstellung liegende Hebestellung bewegt wird, gelangt der Dosierventilkörper 24 im Geschwindigkeitssteuergerät ebenfalls in seine Schließstellung. Jetzt wird jedoch das Steuerdruckmittel vom Einlaß des Vorsteuerventils zum Anschluß 47 des Vorsteuerventils und von da zum Steuemnschluß 43 des Richtungssteuergeräts 16 geleitet Es besteht dabei eine Entlüftung des anderen Steueranschlusses 42 über den Auslaß 45 des Vorsteuerventils. Hierdurch öffnen das Speise ventil 33 und das Rückflußventil 32, so daß das Druckmittel über den Motoranschluß 30 und die Motorleitung 49 zum Kopfende des Zylinders 15 strömt, während das stangenseitig aus dem Zylinder abströmende Druckmittel über die Motorleitung 48 und den anderen Motoranschluß 29 zum Druckmittelsammelbehälter zurückgeleitet wird.

Wenn der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils 18 noch um einen weiteren Betrag gegenüber der Neutralstellung nach links in eine Treibstellung verschoben wird, werden die beiden Anschlüsse 45 und 47 des Vorsteuerventils miteinander und dessen offener Mittelkanal 22 mit dem Druckmittelsammelbehälter 26 verbunden. Nun sind beide Steueranschlüsse 42 und 43 des Richtungssteuergerätes 16 entlüftet. Demzufolge bleiben beide Speiseventile 3i und 33 geschlossen, während die Rückflußventile 32 und 34 öffnen können, um die beiden Zylinderräume miteinander und mit dem Druckmittelsammelbehälter zu verbinden.

Das Richtungssteuergerät 16 kann aus einem mehr oder weniger rechteckigen Metallgehäuse 50 von etwa gleichmäßiger Dicke bestehen. Der Einlaß 36 und der Auslaß 40 des Richtungssteuergeräts sind im Gehäuse mittig übereinander zwischen den Motoranschlüssen 29 und 30 angeordnet und bestehen aus Bohrungen, die sich quer durch das Gehäuse von einer Stirnfläche zur anderen erstrecken können, wenn das Richtungssteuergerät mit anderen gleichartigen Geräten in einer Ventilgruppe gestapelt werden soll. Der Speisekanal 35 erstreckt sich an beiden Seiten des Einlasses 36 horizontal in Gehäuselängsrichtung. Die Enden des Speisekanals 35 führen über vom Einlaß 36 abgewandte ringförmige Ventilsitze 51 in die Motoranschlüsse 29 und 30.

Die — mit Bezug auf F i g. 1 — unteren Enden der Motoranschlüsse 29 und 30 sind an gegenüberliegenden Seiten des Auslasses 40 zwischen diesem und den Armen 37 bzw. 38 des U-förmigen Rückflußkanals 39 angeordnet. Diese Motoranschlüsse sind mit den ihnen zugeordneten Rückflußkanalarmen über ringförmige Ventilsitze 52 verbunden, die gleichachsig parallel zur Achse des Speisekanals 35 und voneinander abgewandt angeordnet sind und nach außen zeigen.

Zu den druckmittelbetätigten Ventilen 31, 32, 33 und 34 des Richtungssteuergerätes 16 gehören stopfenartige Rückschlagventilkörper 31',32', 33' und 34'. Jeder dieser Ventilkörper ist als Hohlkolben ausgebildet mit einem inneren Verschlußteil 53 und einem mit größerem Durchmesser ausgebildeten Hülsenteil 54 am Außenoder Hinterende. Der Hülsenteil 54 eines jeden Ventilkörpers bildet einen Belätigungskolben, der axial verschieblich von einer zylindrischen Druckkammer 55 aufgenommen wird. Die Druckkammer 55 für die Rückschlagventile 31' und 33' der Speiseventile sind koaxial zum Speisekanal 35 angeordnet. Die Rückschlagventile 31' und 33' erstrecken sich quer über die zugehörigen Motoranschlüsse 29 und 30, um mit ihren innenliegenden Verschlußteilen 53 normalerweise die Ventilsitze 51 an den gegenüberliegenden Enden des Speisekanals 35 zu verschließen.

Die Druckkammern 55 für die Rückschlagventilkörper 32' und 34' der Rückflußventile 32, 34 sind gleichachsig und achsparallel zu den Rückschlagventilkörpern der Speiseventile etwas unter den letzteren angeordnet. Die Rückschlagventilkörper 32', 34' ragen etwas über die Arme 37 und 38 des Rückflußkanals 39 hinweg. Ihre Verschlußteile stehen einander gegenüber und beaufschlagen normalerweise die Ventilsitze 52.

Die Speiseventile können in Abhängigkeit vom Druck im Speisekanal 35 öffnen, wenn das Druckmittel aus den to Druckkammern 55 abströmen kann. Beide Speiseven tile werden aber normalerweise in Schließstellung gehalten, in der die Strömungsmittelverbindung zwischen dem zugehörigen Motoranschluß und dem Speisekanal 35 infoige des höheren, in Schließrichiung wirkenden >j Strömungsmitteldruckes abgesperrt ist.

Die Rückschlagventilkörper 32' und 34' der Rückflußventile 32, 34 werden normalerweise durch den Strömungsmitteldruck am zugeordneten Motoranschiuß in ihren die Ventilsitze beaufschlagenden Schließstellungen gehalten, so daß die Verbindung zwischen den Motoranschlüssen und den Armen 37, 38 abgesperrt ist. Zusätzlich kann jeder dieser Rückschlagventilkörper genau wie ein normales Rückschlagventil in Abhängigkeit vom Druck im Motoranschluß öffnen, sofern die Druckkammer 55 entlüftet ist.

Die Speise- und Rückflußventile sind hier als vorgefertigte Patronen ausgebildet, die man in Gehäusebohrungen des Richtungssteuergerätes einsetzt und mit an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordneten Deckeln 56 sichert. Diese Patronen bestehen aus Hülsen 57, die innen und außen mit O-Ringen gegenüber der Bohrung abgedichtet werden, und haben einen nach außen gerichteten Flansch 58, der zwischen Gehäuse und Deckel 56 eingespannt wird. So verhindern die Deckel 56 eine axiale Verschiebung der Patronen in den Bohrungen. Die inneren Enden der Hülsen 57 der Speiseventile ragen über die benachbarten Motoranschlüsse 29 und 30, die inneren Enden der Hülsen 57 der Rückflußventile über die Enden der Arme to 37 und 38 hinweg.

Die Ventilsitze 51 und 52 für die Speise- und Rückflußventile befinden sich an den Übergangsstellen zwischen einer innenliegenden Bohrung 59 der Hülse 57 und einer außenliegenden Gegenbohrung der Hülse 57, die die Druckkammer 55 begrenzt. Die Bohrungen 59 der Hülsen der Speiseventile münden unmittelbar in den Speisekanal 35. Die Bohrungen 59 der Hülsen der Rückflußventile münden dann in die unteren Enden der Motoranschlüsse 29 und 30.

Die Hülsen der Speiseventile haben unmittelbar hinter den Ventilsitzen 51 radiale Öffnungen 60. Durch diese Öffnungen 60 kann der Speisekanal 35 mit den Motoranschlüssen in Verbindung treten, wenn die zugehörigen Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' von ihrem Sitz abgehoben werden. Die Hülsen der Rückschlagventile sind in ähnlicher Weise mit radialen Öffnungen 60 versehen, die die Motoranschlüsse mit den entsprechenden Armen 37, 38 des Rückflußkanals 39 verbinden, wenn die Rückschlagventilkörper 32', 34' von ihrem Sitz abgehoben sind.

Alle Rückschlagventilkörper sind in Schließrichtung mit Schraubendruckfedern 61 vorgespannt welche sich bei den Speiseventilen an einem Federwiderlager 62 und bei den Rückflußventilen an einem Federwiderlager *5 63 abstützen. Die Federwideriager sind gegenüber den zugehörigen Hülsen 57 abgedichtet und werden an ihren Außenenden von den Deckeln 56 gehalten. Die Federwiderlager verschließen auch die Druckkammern 55 der Rückschlagventilkörper an deren Hinterenden.

Jedes Ventil 31,32, 33, 34 hat eine zur Druckkammer 55 führende Einlaßdrosselbohrung 64, die sich koaxial durch den Verschlußteil erstreckt. Die Bohrungen 64 verbinden den Speisekanal 35 mit den Druckkammern der Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' der Speiseventile bzw. die Druckkammern der Rückschlagvcntükörper 32', 34' der Rückflußventile mit den ihnen zugeordneten Motoranschlüssen. Ein Kugelrückschlagventil 65 in jeder Erweiterung der Einlaßdrosselbohrung 64 in den Rückschlagventilkörpern 31', 33' ermöglicht einen Zufluß zur betreffenden Druckkammer 55 aus dem Speisekanal 35 und verhindert einen Rückfluß aus dieser Kammer zum Speisekanal.

Die an der Stirnfläche der Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' der Speiseventile vom Druck im Speisekanal 35 ausgeübte Öffnungskraft hebt den betreffenden Rückschlagventilkörper nur dann vom Sitz ab, wenn der Strömungsmitteldruck im zugeordneten Motoranschluß kleiner ist als der Strömungsmitteldruck im Speisekanal 35, was der Fall ist, wenn das Druckmittel aus der Druckkammer 55 hinter dem Rückschlagventilkörper des Speiseventils abfließen kann. Zu diesem Zweck sind die zylindrischen Druckkammern 55 der Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' der Speiseventile mit dem benachbarten Motoranschluß verbunden. Zu dieser Verbindung gehören eine Längsrinne 66 an der Außenseite der Hülse 57, eine Radialbohrung 67 und eine Axialbohrung 68 im benachbarten Federwiderlager, die sich koaxial zum Rückschlagventilkörper erstreckt und über ein Rückschlagventil 69 mit einer Kugel nach vorn in die Druckkammer 55 müniiet. Das Kugelrückschlagventil 69 ermöglicht einen Druckmittelzufluß zur Druckkammer 55 aus den entsprechenden Motoranschlüssen, verhindert aber einen Rückfluß zu ihnen.

Die Axialbohrung 68 eines jeden Rückschlagventilkörpers 31', 33' der Speiseventile führt ferner zu einer Gegenbohrung 70, die vom benachbarten Deckel 56 abgedeckt ist. Die Gegenbohrungen 70 bilden kleine Zylinder für einen axial verschieblichen Kolben 71, dessen Kolbenstange 72 nach innen zum Kugelrückschlagventil 69 führt, um es zu öffnen, wenn in der Gegenbohrung 70 ein entsprechender Druck vorhanden ist.

Jeweils eine Rinne 73 an der Unterseite der Deckel 56 verbindet die Mündung der betreffenden Gegenbohrung 70 mit dem zugehörigen Steueranschluß 42 bzw. 43, so daß die Gegenbohrungen 70 entsprechend der Schaltstellung des Vorsteuerventils unter Druck gesetzt oder entlüftet werden können.

Die Federn 61 der Ventile 31, 32, 33, 34 stützen sich nicht nur an der Innenseite des Federwiderlagers ab sondern umgeben auch einen axial vorragenden Ansät: 74. Jeder Ansatz 74 der Speiseventile enthält in einei Gegenbo'irung das Kugefrückschlagventil 69. Di« Ansätze der Federwiderlager der beiden Rückflußventi Ie 32, 34 enthalten mit Kugelrückschlagventilen 7f gesteuerte Kanäle 75, die die benachbarten Rinnen 73 ir den Deckeln 56 mit den Druckkammern 55 verbinden Die Kugelrückschlagventile 76 ermöglichen einer Rückfluß von der zugehörigen Druckkammer 55 zu der entsprechenden Steueranschlüssen, je nachdem welche: über das Vorsteuerventil entlüftet ist

Wenn der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils it der in F i g. 1 gezeigten Neutralstellung steht strömt da: Steuerdrackmittel vom Einlaß frei durch den offener

Mittelkanal hindurch, um zum Druckmittelsammelbehälter zurückzukehren. In dieser Stellung sind beide Anschlüsse 45, 47 sowohl vom Pumpeneinlaß als auch vom Rückflußauslaß des Vorsteuerventils abgesperrt. Somit wird die Pumpe 21 über das Geschwindigkeitssteuergerät 17 entlastet, so daß kein Druckmittel zu den Steueranschlüssen 42,43 des Richtungssteuergerätes 16 strömen kann. Ha der Einlaß 36 des Richtungssteuergerätes 16 zu diesem Zeitpunkt unter dem Druck des Druckmittelsammelbehälters 26 steht, kann das unter ι ο Druck stehende Strömungsmittel in den Motoranschlüssen 29, 30 über die Längsrinnen 66 und die Bohrungen 67 und 68 die Druckkammern 55 auffüllen, um die Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' der Speiseventile in der Schließstellung zu halten. ι ■·

Steht das Vorsteuerventil 18 in seiner Senkstellung links von der Neutralstellung, so gelangen die Ventile 31, 32, 33, 34 in die Stellungen gemäß Fig.3. Der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils versperrt jetzt den Mittelkanal 22, so daß der Dosierventilkörper 24 des Geschwindigkeitssteuergerätes 17 in seine Schließstellung gelangt. Das Steuerdruckmittel wird zum Anschluß 45 geleitet und erreicht über die Steuerleitung 44 den Steueranschluß 42. Nun öffnet der Kolben 71 im Speiseventi! 31 das Kugelrückschlagventil 69, so daß das Druckmittel aus der Druckkammer 55 in den benachbarten Motoranschluß 29 austreten kann. Der Rückschlagventilkörper 3Γ des Speiseventils wird jetzt durch den Druck im Speisekanal 35, welcher am Verschlußteil 53 angreift, geöffnet, sobald der Speisekanaldruck jo größer geworden ist als der Strömungsmitteldruck in dem benachbarten Motori-nschluß 29. Das aus der Druckkammer 55 hinter dem Rückschlagventilkörper 3 Γ abgegebene Druckmittel erreicht den Motoranschluß 29 über den vom Kugelrückschlagventil 69 y-> freigegebenen Ventilsitz, über die Bohrungen 68,67 und die Längsrinne 66. Dabei kann das Druckmittel aus der Druckkammer 55 schneller abfließen als Druckmittel über die Einlaßdrosselbohrung 64 des Rückschlagventilkörpers 31' wieder zufließt. Sobald dieser öffnet, strömt das zufließende Druckmittel über den Motoranschluß 29 und die Motorleitung 48 zum Kolbenstangenende des Zylinders, um die mit der Kolbenstange verbundene Last abzusenken.

Der Rückschlagventilkörper 33' des anderen Speiseventils 33 bleibt in seiner Schließstellung, wenn das Vorsteuerventil in der beschriebenen Senkstellung steht, da der Steueranschluß 43 über den Anschluß 47 des Vorsteuerventils entlüftet ist Das zugehörige Kugelrückschlagventil 69 schließt und hält die Druckkammer 55 auf dem Druck des Speisekanals 35, so daß der Rückschlagventilkörper 33' im Ventilsitz 51 gehalten bleibt.

Ein Verschieben des Vorsteuerventils in die Hebestellung rechts der Neutralstellung bewirkt in entsprechender Weise ein Öffnen des anderen Speiseventils 33 und ein Schließen des Speiseventils 31.

Die Druckkammern 55 der Rückschlagventile 32', 34' der Rücklaufventile stehen über die Einlaßdrosselbohrungen 64 ständig mit ihren zugehörigen Motoran-Schlüssen 29,30 in Verbindung, so daß die Rückschlagventile erst öffnen, wenn ihre zugehörigen Steueranschlüsse 42, 43 über das Vorsteuerventil entlüftet werden. Wenn dies geschieht, kann das Druckmittel aus der betreffenden Druckkammer des Rückflußventils 65 ta zum Sammelbehälter abfließen, so daß der Druck im betreffenden Motoranschluß am Verschlußstück das Rückschlagventil öffnen kann.

Wenn sich das Vorsteuerventil in der Senkstellung befindet, wird der Steueranschluß 42 durch das Steuerdruckmittel aus dem Anschluß 45 des Vorsteuerventils unter Druck gesetzt und der Steueranschluß 43 über den anderen Anschluß 47 des Vorsteuerventils entlüftet. Somit wird der Rückschlagventilkörper 34' des rechten Rückflußventils 34 in F i g. 3 durch das vom Kopfende des Zylinders 15 abströmende, am Verschlußstück angreifende Druckmittel im Motoranschluß 30 im IRichtungssteuergerät 16 in seine Offenstellung verschoben. Das Steuerdruckmittel am Steueranschluß 42 drückt das Kugelrückschlagventil 76 des anderen Rückflußventils 32 in die Schließstellung und verhindert, daß das Steuerdruckmittel zum Motoranschluß 29 gelangt. Das Kugelrückschlagventil 76 des Rückflußventils hält somit die Druckkammer 55 unter dem Druck des benachbarten Motoranschlusses 29, so daß der Rückschlagventilkörper entgegen der Öffnungskraft, die das Druckmittel im benachbarten Motoranschluß 29 am Verschlußstück beim Absenken der vom Zylinder 15 bewegten Last ausübt, in der Schließstellung verbleibt.

Die Stellungen der Rückflußventile 32 und 34 sind bezüglich der Fig.3 reversiert, wenn sich das Vorsteuerventil in der Hebestellung befindet.

In der Treibstellung des Vorsteuerventils sind beide Steueranschlüsse 42, 43 und der Einlaß 36 des Richtungssteuergerätes 16 zum Druckmittelsammelbehälter 26 entlüftet. Die Rückschlagventilkörper 31', 33' der Speiseventile 31,33 können somit durch den Druck in den mit den Druckkammern 55 in Verbindung stehenden Motoranschlüssen 29, 30 geschlossen gehalten werden. Der Rückschlagventilkörper 32' bzw. 34' eines der Rückflußventile kann jedoch in Abhängigkeit von dem durch die Last erzeugten Druck in dem zugehörigen Motoranschluß öffnen, so daß das Druckmittel zum Rückflußkanal 39 strömt, wo es eine äußere Ringschulter 80 des Rückschlagventilkörpers des jeweüs anderen Rückflußventils beaufschlagen kann, um dieses zu öffnen. Eine Drosselstelle 81 in der Verbindung zwischen Rückflußkanal 39 und Auslaß 40 kann gegebenenfalls den Druck Itn Rückflußkanal momentan so vergrößern, daß es zu einem unmittelbaren Öffnen des stromabwärts gelegenen RückfluSventilkörpers kommt Die Drosselstelle 81 kann ein entgegengesetzt zur Durchflußrichtung öffnendes Rückschlagventil sein.

Wichtig ist daß in der Treibstellung des Vorsteuerventils die zwei Speiseventile 31,33 des Richtungssteuergerätes mit einer Kraft geschlossen gehalten werden können, die vom Strömungsmitteldruck in einem der zugehörigen Motoranschlüsse 29, 30 abgeleitet wird. Wenn der Einlaß 36 und die Speisekanäle 35 sämtlich zum Sammelbehälter belüftet sind, haben die Motoranschlüsse 29 und 30 einen höheren Druck als die Speisekanäle 35 und können die Speiseventile 31 und 33 geschlossen halten. Zum Beispiel könnte bei Anordnung in einem Ventilstapel das Richtungssteuergerät in der beschriebenen Treibstellung stehen, während andere Richtungssteuergeräte im Ventilstapel sich in einer Hebe- oder Senkstellung befinden, so daß am gemeinsamen Einlaß 36 ein Druck vorhanden ist In diesem Falle werden die Speisekanäle 35 aller im Ventilstapel verbundenen Richtungssteuergeräte unter Druck gesetzt, um den Druck für die Arbeitszylinderbetätigung zu liefern und die Speiserückschlagventile eines in Treibstellung stehenden Richtungssieuergerätes geschlossen zu halten.

Die F i g. 7 zeigt einen einfachwirkenden Hubzylinder

15' mit einem Richtungssteuergerät 16', das nur ein Speiseventil 31 und ein Rückflußventil 32 aufweist und dessen Motoranschluß 29 mit dem Kopfende des Zylinders verbunden ist. Entsprechend enthält das Gerät 16' nur einen einzigen Steueranschluß 42', der mit dem Auslaß 45' des für die einfachwirkende Betriebsweise ausgebildeten Vorsteuerventils 18' verbunden ist. In der Neutralstellung des Vorsteuerventils 18' bleiben die Rückschlagventilkörper des Speise- und des Rückflußventils geschlossen, wobei der Auslaß 45' sowohl vom Einlaß- als auch vom Auslaßkanal des Vorsteuerventils abgetrennt ist. Diese Schließstellung beruht auf dem Strömungsmitteldruck in der Druckkammer 55 des Speise- und Rückflußventils. Das Speiseventil 31 öffnet jedoch bei Druck am Steueranschluß 42', wenn das Vorsteuerventil 18' in eine Hebestellung bewegt wird, so daß das Druckmittel über den Motoranschluß 29 zum Kopfende des Zylinders strömt. Der Rückschlagventilkörper 32' des Rückflußventils 32 wird zu diesem Zeitpunkt vom Druck am Steueranschluß 42' in Schließstellung gehalten.

Der Steueranschluß 42' wird entlüftet, wenn man das Vorsteuerventil 18' in die Senkstellung rechts von der Neutralstellung verschiebt Nun kann das Rückflußventil 32 öffnen. Zu diesem Zeitpunkt steht die Druckkammer 55 des Speiseventils unter dem Druck des durch den Motoranschluß 29 abfließenden Druckmittels, so daß das Speiseventil 31 geschlossen bleibt. Das Druckmittel strömt dann vom Kopfende des Zylinders 15' ab, und die mit der Kolbenstange verbundene Last wird unter dem Einfluß der Schwerkraft abgesenkt.

Die Fig.7 zeigt ein Merkmal, das sowohl bei einfachwirkenden als auch bei doppeltwirkenden Steuereinrichtungen der zuvor beschriebenen Art anwendbar ist. Es betrifft eine Maßnahme zur einstellbaren Absenkung der vom Zylinder 15' bewegten Last durch Beschränkung des Verbindungsweges zwischen dem Anschluß 45' des Vorsteuerventils und dessen Rückflußkanal 82 mit einer oder mehreren Dosierkerben 83 am Schieberkolben 20' des Vorsteuerventils. Wenn sich der Schieberkolben 20' in einer dosierenden Senkstellung befindet, wie die F i g. 7 zeigt, kann das Rückflußventil nur zum Teil öffnen, weil zwischen dessen Druckkammer und dem Rückflußkanal 82 im Vorsteuerventi'i nur eine beschränkte Verbindung besteht und der Druck in der Druckkammer der Öffnungskraft entgegenwirkt, die der Druck im Motoranschluß 29 an der Stirnseite des Rückschlagventilkörpers des Rückflußventils ausübt So muß das vom Zylinder 15' abströmende Druckmittel gedrosselt durch das teilweise geöffnete Rückflußventil 32 fließen, so daß sich das Absenken der Last am Zylinder verlangsamt Das Rückflußventil 32 läßt sich daher mit dem Vorsteuerventil in eine Anzahl von verschiedenen Einstellungen bringen, um auf diese Weise die Absenkgeschwindigkeit der Last am Zylinder 15' zu steuern.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Abfluß des Strömungsmittels aus den Druckkammern aller beschriebenen Speiseventile mit einer Kolbenanordnung 85 gemäß Fig.4 und 5 gesteuert werden. Die Kolbenanordnung 85 hat zwei Hauptfunktionen: sie bewirkt zum einen das Abströmen des Druckmittels aus der Druckkammer 55 bei Druck am zugehörigen Steueranschluß und beseitigt zum anderen Oberdruck in der Kammer, wenn sich das Vorsteuerventil in der Neutrais teilung befindet In den meisten Fällen ergeben sich übermäßig hohe Drucke beim plötzlichen Anhalten einer schweren sinkenden Last am Arbeitszylinder durch Rückstellung des Vorsteuerventils in die Neutralstellung. Hierdurch ergeben sich besonders hohe Druckstöße am Zylinderkopf, im Motoranschluß und in der Druckkammer 55 des zugehörigen Speiseventils. Dieser Druck würde ohne eine Kolbenanordnung 85 durch die Kugelrückschlagventile 69 aufrechterhalten werden. Die Kolbenanordnung 85 kann, wie dargestellt, in das

ι ο Federwiderlager 62 des Speiseventils eingebaut werden. Sie besteht aus einem Kolben 86 von kleinem Durchmesser, der in einer mit Abstand achsparallel zur Axialbohrung 68' verlaufenden Bohrung 87 des Federwiderlagers druckabhängig verschiebbar ist. Die Axialbohrung 68' endet in diesem Falle an der Übergangsstelle zur Radialbohrung 67. Das Außenende der Bohrung 87 führt unter den benachbarten Deckel 56 und steht über die Rinne 73 auf der Deckelunterseite mit dem Steueranschluß in Verbindung. Eine Feder 88 im inneren Ende der Bohrung 87 hält den Kolben 86 federnd in einer Normalstellung, in der er gegen die Deckelunterseite stößt. In dieser Normalstellung ist ein mittlerer Teil 89 des Kolbens 86 mit der Radialbohrung 67 des Federwiderlagers in Überdeckung.

Der Kolben 86 weist an gegenüberliegenden Enden Kolbenabschnitte auf. Der innenliegende Kolbenabschnitt 90 sperrt normalerweise die öffnung eines Nebenschlusses 91, der zur Druckkammer 55 führt Der Durchmesser des Kolbenabschnittes 90 ist geringfügig vermindert, um einen losen Sitz in der Bohrung 87 zu erzielen, so daß das Druckmittel aus der Druckkammer 55 zur Radialbohrung 67 abströmen kann, um übermäßig große Druckstöße in der Druckkammer zu beseitigen. Das Strömungsmittel kann somit selbst wenn das Kugelrückschlagventil 69 geschlossen bleibt, aus der Druckkammer 55 zum benachbarten Motoranschluß abströmen, wenn der Druckzustand im Motoranschluß wieder normal geworden ist Somit besteht keine Gefahr, daß das Speiseventil trotz eines Druckes am Steueranschluß nicht öffnet wie dies bei der Anordnung gemäß den Fig.2 und 3 auftreten könnte, wenn das Kugelrückschlagventil 69 mit einer Kraft geschlossen gehalten würde, die größer ist als die Öffnungskraft des Kolbens 71.

■»5 Der Kolben 86 enthält eine Axialbohrung 92, die das freie Gleiten des Kolbens 86 in der Bohrung 87 erleichtert Eine seitliche öffnung 93 der Axiaibohrung 92 mündet in dem mit vermindertem Durchmesser ausgebildeten mittleren Teil 89 des Kolbens 86. Das äußere Ende der Axiaibohrung 92 bildet einen Drosselkanal 94.

Wenn sich der Kolben 86 bei Druck am zugehörigen Steueranschluß aus der Normalstellung gemäß F i g. 4 in eine betätigte Stellung gemäß F i g. 5 bewegt, gibt der Kolbenabschnitt 90 die Mündung des Nebenschlusses 91 frei, so daß die Druckkammer 55 parallel zum Kugelrückschlagventil 69 über den Nebenschluß 91, die Radialbohrung 67 und die Längsrinne 66 mit dem zugehörigen Motoranschluß verbunden wird. Nun kann das Speiseventil durch den Druck im Speisekanal 35 öffnen.

Die Kolbenanordnung 85 schafft die Möglichkeit zur Feineinstellung der mit dem Zylinder verbundenen Last kleine Druckmittelmengen zum Zylinder zu fördern, ohne daß dazu eines der Speiseventile im Richtungssteuergerät geöffnet werden muß. Eine solche Feineinstellung kann dadurch erfolgen, daß man — z.B. mit Bezug auf F i g. 1 — den Schieberkolben des Vorsteuer-

ventils in eine übliche Dosierstellung mittig zwischen der Neutralstellung und einer der Arbeitsstellungen bewegt, so daß eine begrenzte Steuerdruckmittelmenge vom Vorsteuerventileinlaß zu einem ausgewählten Steueranschluß des Richtungssteuergerätes 16 strömt ■> und einen Druck hat, der geringer ist als der zur Betätigung des Kolbens 86 der Kolbenanordnung 85 erforderliche Druck, wobei dann eine entsprechend begrenzte Menge des rücklaufenden Druckmittels von uem anderen Steueranschluß zu den Abflußkanälen des Vorsteuerventils strömt. Das Steuerdruckmittel strömt dann durch den Drosselkanal 94 des Kolbens 86, die Radialbohrung 67, die Längsrinne 66 und den zugeordneten Motoranschluß zu dem dort angeschlossenen Zylinder 15. Die geringe, vom Zylinder 15 während der π Feineinsteilung abgegebene Druckmitteimenge gelangt zum Sammelbehälter über die mittige Kanalführung des zugehörigen, ebenfalls geschlossenen Rückflußventiles, den zugeordneten Steueranschluß und die Rücknußkanäle im Vorsteuerventil.

Eine Feineinstellung der Last kann auch dadurch erfolgen, daß Steuerdruckmittel vom Vorsteuerventil zu einfach- oder zweiseitigwirkenden Zylindern über die Mittelkanäle von deren Rückflußventilen geleitet wird, wenn die letzteren so ausgebildet sind, wie es die F i g. 6 2% zeigt. Das Rückflußventil 320 gemäß F i g. 6 ist genauso ausgebildet wie das Rückflußventil 32 gemäß der F i g. 2 und 3, nur ist das Kugelrückschlagventil 76 fortgelassen. Das Kugelrückschlagventil 76 verwendet man im allgemeinen, wenn vom Steueranschluß 42 nur ein geringer Druckmittelfluß kommt und der Zufluß über den Einlaß 36 das Speiseventil 31 allein öffnet. Das Kugelrückschlagventil 76 kann aber in vielen Fällen auch fehlen, ohne die ordnungsgemäße Arbeitsweise des Rückflußventils zu beeinträchtigen. In diesem Falle ist dann der feindosierte Fluß durch den Mittelteil des Rückfluß-Rückschlagventils 32 und die Drosselbohrung 64 begleitet von einer Vergrößerung des Steuerflusses durch den Steueranschluß 42, so daß man einen mit den Motoranschlüssen 29 und 30 verbundenen Motor nachjustieren kann.

in einem solchen Fall öffnet das Rückflußveniil nur noch dann, wenn dessen Steueranschluß über das Vorsteuerveniil entlüftet wird. Das Rückflußventil bleibt geschlossen, wenn der Steueranschluß unter Druck gesetzt ist, um das zugehörige Speiseventil zu öffnen, weil das Steuerdruckmittel in die Druckkammer 55 eintritt und die Rückseite des Rückschlagventilkörpers beaufschlagt, um diesen in Schließstellung zu halten mit einer Kraft, die durch die Einlaßdrosselbohrung 64 an der Vorderseite des Rückschlagventilkörpers des Rückflußventils nur geringfügig vermindert ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mit Vorsteuerung arbeitende hydraulische Steuerventileinrichtung für Servomotoren, bei der für jeden Motoranschluß ein an eine gemeinsame, mit dem Vorsteuerventil verbundene Steuerleitung zum gleichzeitigen gegensinnigen öffnen und Schließen angeschlossenes Ventilpaar mit einem zwischen Einlaß für das Arbeitsdruckmittel und Motoranschluß liegenden Speiseventil und einem ι ο zwischen Motoranschluß und Druckmittelauslaß liegenden Rückflußventil vorgesehen ist, wobei jedes als Rückschlagventil ausgebildete und vom Speisedruck am Druckmitteleinlaß in Öffnungsrichtung beaufschlagte Speiseventil eine Druckkammer aufweist, deren Druck eine Schließkraft erzeugt und über das Vorsteuerventil beeinflußbar ist, und wobei jedes als Rückschlagventil ausgebildete und vom Druck am zugehörigen Motoranschluß in Öffnungsrichtung beaufschlagte Rückfluß ventil eine vom Druck am Motoranschluß gespeiste, über die Steuerleitung an das Vorsteuerventil angeschlossene Druckkammer aufweist, deren Druck eine Schließkraft erzeugt, welche die vom gleichen Druck erzeugte Öffnungskraft übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (55) des Speiseventils (31, 33) über ein in Richtung zu ihr öffnendes Rückschlagventil (65) mit dem Einlaß (36) für das Aibeitsdruckmittel verbunden ist, weiches Rückschlagventil eine den Verschlußteil (53) des Speiseventils (31,33) durchdringende Einlaßdrosselbohrung (64) beherrscht, und daß eine Strömungsverbindung zwischen der Druckkammer (55) des Speiseventils (31, 33) und dem zugehörigen Motoranschluß (29, 30) vorgesehen ist, welche Strömungs- ti Verbindung ein mit Hilfe des Steuerdruckes zu öffnendes, vom Druck in der Druckkammer (55) in Schließrichtung beaufschlagtes Rückschlagventil (69) enthält.

2. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Rückschlagventils (69) zwischen der Druckkammer (55) des Speiseventils (31, 32) und dem Motoranschiuß (29, 30) ein 'Kolben (71) vorgesehen ist, dci durch den über die Steuerleitung (44, 46) zugeführ- ^ ten Steuerdruck zum öffnen des Rückschlagventils (69) beaufschlagbar ist.