DE3415621A1

DE3415621A1 - Unterteiltes ventil mit unabhaengigen pumpen- und funktionssteuer-steuerschiebern

Info

Publication number: DE3415621A1
Application number: DE19843415621
Authority: DE
Inventors: Raud Arthur Brookfield Wis. Wilke
Original assignee: Koehring Co Brookfield Wis; Koehring Co
Current assignee: Husco International Inc
Priority date: 1983-06-13
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1984-12-13
Anticipated expiration: 2004-04-27
Also published as: DE3415621C2; GB2141524A; JPS604602A; DE3415621C3; GB2141524B; GB8414380D0

Description

Unterteiltes Ventil mit unabhängigen Pumpen- und Funktionssteuer-Steuerschiebern

Beschreibung

Die Erfindung betrifft hydraulische Steuerventile für Erdbewegungs- und Baugeräte, und insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem hydraulischen unterteilten Steuerventil mit unabhängigen Pumpen— und Funktionssteuer-Steuerschiebern.

Unterteilte Ventile enthalten mehrere Ventilgehäuse , die aus mehreren verschiedenen Gußstücken gefertigt sind. Die Teile werden zu einer gewünschten Schaltung und mit einer erforderlichen Anzahl von Teilen zum Ausführen der gewünschten Arbeitsweise zusammengeschraubt. Jedes Ventilteil enthält einen einzigen unabhängig betätigbaren Steuerschieber, der in einer Bohrung gleitbeweglich aufgenommen ist, um von einer Neutralstellung zu einer der beiden Arbeitsstellungen bewegt zu werden. Jeder Steuerschieber hat die Aufgabe, sowohl den Pumpenstrom als auch den Richtstrom des Hydraulikfluids zu und von einer hydraulischen Betätigungseinrichtung oder einem Verbraucher zu steuern. Unterteilte Ventile sind weit verbreitet, da sie wechselseitig austauschbar sind, an viele unterschiedliche Schaltungen angepaßt werden können, leicht herzustellen sind und die Möglichkeit besteht, mehrere Teile zu einer Ventilanordnung zusammenzuschrauban.

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Verschiedene Typen von unterteilten Hydrauliksteuerventilen sind bekannt und werden üblicherweise bei Erdbewegungs- und Baufahrzeugen verwendet. Siehe hierzu beispielsweise die US-PSen 3 729 026 und 3 881 512, die beide auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragen sind, sowie US-PSen 4 154 262 und 3 209 781. Bei diesen Steuerventiltypen verbindet ein Steuerschieber jeden von zwei Betätigungs- oder Arbeitsanschlüssen mit einem brückenähnlichen Zuführungsdurchgang und den anderen Arbeitsanschluß mit einem der beiden Auslaßanschlüsse. Die Steuerschieber werden im allgemeinen von drei Stellungs-Steuerschiebern gebildet, die so beschaffen und ausgelegt sind, daß in ihre NeutralStellungen die Arbeitsanschlüsse absperren. In einer Arbeitsstellung leitet der Steuerschieber das öl von der Pumpe zu einem Anschluß und das öl von dem anderen Arbeitsanschluß fließt zum Behälter zurück. In der anderen Arbeitsstellung fließt das öl in umgekehrter Richtung.

Zur Erzielung einer Feinregulierung des erforderlichen Stroms und des erforderlichen Drucks enthalten Steuerschieber eine Vielzahl von in Achsrichtung im Abstand angeordneten Umfangsnuten, die eine Reihe von vorspringenden Umfangsteilen begrenzen. Die Lage der Nuten und der hervorspringenden Umfangsteile in der Bohrung regeln daher den Hydraulikfluidstrom. Als Folge hiervon ist die Passung von Steuerschieber zu Bohrung sehr kritisch, um ein Fluidlecken oder einen Fluidverlust zu minimalisieren. Daher werden die Steuerschieber auf eine gewünschte Passung in der Bohrung so gehont, daß man eine möglichst enge Passung zwischen Steuerschieber und Bohrung hat. Bei komplizierteren Steuerschieberauslegungen jedoch wird es schwierig, eine ausreichend enge Tolerierung zwischen Steuerschieber und Bohrung einzuhalten und daher wird ein Fluidverlust immer schwieriger zu beeinflussen. Zusätzlich kann man sagen, daß je komplizierter der Steuerschieber ausgelegt ist, desto

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schwieriger wird es, die Ventilfunktion zu ändern. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Ventilteile weniger gut untereinander austauschbar sind und weniger geeignet sind, an unterschiedliche Schaltungen angepaßt zu werden, so daß das in einer Schaltung verwendete Ventil nur auf eine spezielle Maschine und eine spezielle Schaltung abgestellt wird. Derartige Ventile werden notwendigerweise teuer hinsichtlich ihrer Herstellung.

Eine weitere Schwierigkeit bei Dreistellungs-Steuerschiebern der in den obenangegebenen Patenten gezeigten Art ist darin zu sehen, daß sich möglicherweise Hohlräume oder eine Gravitation im Fluid während des Arbeitszustandes bilden oder einstellt. Hohlräume oder Gravitation können oder kann auftreten, wenn der Steuerschieber von seiner Neutralstellung in eine Arbeitsstellung bewegt wird. Während dieser Bewegung ist es erforderlich., daß die Pumpe einen ausreichenden Druck auf die hydraulische Betätigungseinrichtung ständig ausübt, um Hohlräume oder eine Gravitation zu vermeiden. Wenn sie jedoch die Betätigungseinrichtung schneller bewegt als die Fluidzuführung erfolgt, können unerwünschte Hohlräume oder Gravitation in der Schaltung erzeugt werden. Ein weiterer Nachteil eines üblichen unterteilten Steuerventils mit Dreistellungs-Steuerschiebern ist darin zu sehen, daß es nicht ein Arbeiten im "Freigang" gestattet. Ein Arbeiten im Freigang ermöglicht, daß die zu senkende Last aufgrund der Schwerkraft ohne eine Drucksetzung der Pumpe in der Schaltung abgesenkt werden kann, d.h. daß eine "Selbstabsenke"-Funktion möglich ist. Bei vielen Anwendungsfällen ist ein Arbeiten im Freigang erwünscht und die üblichen Dreistellungs-Steuerschieber ermöglichen keine derartige Arbeitsweise, da die Arbeitsanstöße abgesperrt sind, wenn der Steuerschieber seine Neutralstellung einnimmt und die Pumpe in jeder der beiden anderen Arbeitsstellungen eine Druckbeaufschlagung bewirkt.

Ein hydraulisches Steuerventil enthält gesonderte Pumpen- und Funktions-Steuerschieber. Die Steuerschieber können unabhängig und aufeinanderfolgend betätigt werden, um ein Heben, Halten, Absenken und Arbeiten im Freigang bei Erdbewegungs- und Baugeräten zu bewirken.

Gemäß einer Ausführungsform enthält das Ventil einen Pumpensteuerschieber und einen Funktionssteuerschieber. Die beiden Steuerschieber führen gesondert die Funktionen aus, die normalerweise durch einen einzigen Steuerschieber bei üblichen unterteilten Ventilen bewirkt werden, so daß der Funktionssteuerschieber dem Fluidstrom zu einer hydraulischen Betätigungseinrichtung und von dieser weg richtet, und daß der Pumpensteuerschieber den Pumpenstrom regelt bzw. steuert. Hierdurch ist eine präzise Regelung des Fluidstroms und desDruckes des Hydraulikfluids in der Schaltung möglich.

Die Stellung der Pumpen- und Funktionssteuerschieber wird durch einen hilfsgesteuerten Federzentriermechanismus geregelt. Durch Ändern der Federkräfte und durch Ändern des Zusammenhangs zwischen den auf die beiden Steuerschieber wirkenden Federkräften lassen sich ihre relativen Bewegungen zueinander in Abhängigkeit von der gewünschten Funktion, der Schaltung oder der gewünschten Steuerungsart ändern. Wenn beispielsweise der Pumpensteuerschieber zuerst in seine Hubstellung bewegt wird, kann der Pumpendruck auf einen "Vorlade"-Pegel erhöht werden, bevor der Funktionssteuerschieber bewegt und in eine Arbeitsstellung gebracht wird. Dieser "Vorlade"- Pumpendruck verhindert Hohlräume dadurch, daß in der Schaltung ein ausreichender Druck vorhanden ist, wenn der Funktionssteuerschieber aktiviert wird. Wenn hingegen der Funktionssteuerschieber zuerst in eine Arbeitsstellung bewegt wird, währenddem der Pumpensteuerschieber in seiner Neutralstellung bleibt, wird der Fluß von einem Arbeitsanschluß zu einem Behälter zuerst ein-

geleitet, um ein Arbeiten im "Freigang" zum Absenken einer Last zu ermöglichen. Der Pumpenstrom kann somit verzögert oder nur eingeleitet werden, wenn dies zur Hubbewegung des PumpenSteuerSchiebers erforderlich ist.

Das Vorsehen eines Paars von Steuerschiebern anstelle eines einzigen Steuerschiebers bringt mit sich, daß sich der brückenähnliche Zuführungsdurchgang erübrigt, der mit den gegenüberliegenden Enden eines üblichen einzigen Steuerschiebers in Verbindung steht. Hierdurch erhält man ein Ventilgehäuse, das einfacher ausgelegt ist und billiger herzustellen ist. Auch ermöglichen gesonderte Pumpen- und Funktions-Steuerschieber, daß man eine maximale enge Tolerierung von Steuerschieber und Bohrung erhält, um einen Fluidverlust zu minimalisieren, da die komplizierte Auslegung eines einzigen Steuerschiebers auf zwei Steuerschieber verteilt wird.

Zusätzliche Funktionssteuer-Steuerschieber können auch zusätzlich zu der Ventilkonstruktion hinzugefügt werden, um eine mehrfache Funktionssteuerung zu haben. Wenn mehr als ein Funktionssteuer-Steuerschieber verwendet wird, arbeitet das Ventil ähnlich eines üblichen parallelen Ventils mit einzelnen Steuerschiebern, die mit der Eingangs- oder Zuführungsleitung des Steuerventils über einen gemeinsamen Kanal verbunden sind, so daß der Steuerschieber mit dem niedrigsten Druckbedarf zuerst betätigt wird. Wenn daher eine Vielzahl von Funktionssteuer-Steuerschiebern in einem solchen Ventil verwendet wird, lassen sich die Ventilfunktionen dadurch modifizieren, daß man lediglich die Arbeitsfolge der Steuerschieber ändert und nicht die Auslegung des Steuerschiebers selbst geändert zu werden braucht.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

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Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines hydraulischen Steuerventils gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche schematische Schnittansicht, wobei die Steuerschieber in einer ihrer Arbeitsstellungen gezeigt sind, und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines hydraulischen Steuerventils nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung zeigt Fig. 1 ein hydraulisches Steuerventil, das insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Dieses Steuerventil stellt eine erste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung dar. Das Steuerventil 1 enthält ein Gehäuse oder einen Mantel 2, der in Fig. 1 im Querschnitt gezeigt ist. Das Gehäuse 2 hat einen Pumpensteuerschieber 3, der in einer Bohrung 4 gleitbeweglich ist und einen Funktionssteuerschieber 5, der in einer Bohrung 6 gleitbeweglich ist. Die Bohrung 4 enthält drei im Abstand voneinander angeordnete Ringnuten, die ein Paar von Auslaßanschlüssen 7 und 8 aufweisen, die mit einem Vorratsbehälter 9 über Rücklaufleitungen 10 und 11 jeweils verbunden sind, und einen Einlaßanschluß 11 aufweisen, der zwischen den Auslaßanschlüssen 7 und 8 angeordnet ist und über die Zuführleitung 14 mit einer Pumpe 13 verbunden ist. Die Anschlüsse 7, 8 und 12 stehen über die Bohrung 4 in Fluidverbindung miteinander.

Der Pumpensteuerschieber 3 hat ein Paar von Umfangsnuten 15 und 16, die in den Umfang in axial im Abstand liegenden Stellen eingeschnitten sind. Die Nuten 15 und 16 begrenzen drei hervorspringende Umfangsteile 17 bis 19. Die hervorspringen-

den Umfangsteile 17 bis 19 und die Bohrung 4 sind eng toleriert bearbeitet, wie dies üblich ist, um einen Fluidverlust zu minimalisieren. Das hervorspringende Umfangsteil 18 ist derart dimensioniert, daß es eine axiale Länge hat, die kleiner als die axiale Länge der hervorspringenden Umfangsteile 17 und 19 ist, und die etwa dem tatsächlichen Abstand zwischen dem Einlaßanschluß 12 und den Auslaßanschlüssen 7 und 8 entspricht.

Die Bohrung 6 enthält eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Ringnuten, die im Gehäuse 12 an axial im Abstand liegenden Stellen ausgebildet sind. Eine Einlaßkammer 20 ist mittig bezüglich der Bohrung 6 angeordnet und sie ist in Fluidverbindung mit dem Einlaßanschluß 12 der Bohrung 4. Die Kammer 20 und der Anschluß 12 können somit allgemein als eine Fluidversorgungseinrichtung oder als ein Fluidzuführungsdurchgang bezeichnet werden. Ein Paar von Betriebs- oder Arbeitsanschlüssen 21 und 22 sind auf jeder Seite der Einlaßkammer 20 angeordnet. Die Arbeitsanschlüsse 21 und 22 sind in Fluidverbindung mit der Einlaßkammer 20 über die Bohrung 6 und führen zu den gegenüberliegenden Enden einer Fluidbetätigungseinrichtung, insbesondere einer hydraulischen Kolbenstange (nicht gezeigt). Selbstverständlich ist die Verbindung der Arbeitsanschlüsse 21 und 22 mit den Zylinder- und Stangenenden einer hydraulischen Kolbenstange nicht die einzige Anwendungsmöglichkeit des Steuerventils 1, sondern das Steuerventil 1 kann auch auf einfache Weise an andere ähnliche Anwendungsfälle angepaßt werden.

Ein Paar von Auslaß- oder Rücklaufdurchgänge 23 und 24 ist mit der Bohrung 6 an Stellen verbunden, die jeweils axial außerhalb der Arbeitsanschlüsse 21 und 22 liegen. Die Durchgänge 23 und 24 sind auf übliche Weise mit dem Vorratsbehälter oder einem Behälter 9 verbunden.

Der Funktionssteuerschieber 5 ist mit einem Paar von axial

im Abstand angeordneten Umfangsnüten 25 und 26 versehen, die drei im Abstand angeordnete hervorspringende Umfangsteile 27. 28 und 29 längs der Längsachse des Steuerschiebers 5 begrenzen. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, haben die hervorspringenden Umfangsteile 27 und 29 eine gleiche axiale Länge, während das mittlere hervorspringende Umfangsteil 28 etwas in der axialen Längserstreckung kürzer als die hervorspringenden Umfangsteile 27 und 29 bemessen ist. Die hervorspringenden Umfangsteile 27 bis 29 befinden sich am Steuerschieber 5 an Stellen, die die Betriebs- oder Arbeitsanschlüsse 21 und 22 von den Rücklaufdurchgängen 23 und 24 und von der Zuführungseinrichtung oder der Einlaßkanuner 20 in der Neutral- oder Haltestellung des Steuerschiebers 5 trennen. Diese Neutral- oder Haltestellung des Steuerschiebers 5 ist in Fig. 1 gezeigt.

Ein üblicher Federzentriermechanismus ist mit den gegenüberliegenden Enden jedes Steuerschiebers 3 und 5 verbunden, um einen federnd nachgiebigen Widerstand gegenüber Bewegungen der Steuerschieber aus ihren Neutralstellungen heraus zu erzeugen. Da die FederZentriermechanismen auf den gegenüberliegenden Seiten jedes Steuerschiebers 3 und 5 identisch sind, wird nur eine Seite des Zentriermechanismus nachstehend näher erläutert. Aus dem rechten Teil von Fig.1 ist zu ersehen, daß der Zentriermechanismus eine Abdeckung 30 enthält, der die rechts liegenden Enden der Steuerschieber 3 und 5 verschließt. Wie gezeigt ist eine Vielzahl von Dichtungen 31 vorgesehen, die einen fluiddichten Abschluß zwischen der Abdeckung 30 und dem Gehäuse 2 gewährleisten. Wie gezeigt enthält der Zentriermechanismus für den Steuerschieber 5 eine Feder 32, die sich in einer Kammer 33 befindet, die im oberen Ende der Abdeckung 30 ausgebildet ist. Die Kammer 33 hat einen Durchmesser, der größer als jener der Bohrung 6 ist, so daß die Kammer gleitbeweglich hervorspringende Umfangsteile 29 und eine Unterlegscheibe

aufnehmen kann, die um das Ende des Steuerschiebers 5 angeordnet ist. Ein Ende der Feder 32 umgibt das rechts liegende Ende des Steuerschiebers 5 und liegt gegen die Unterlagscheibe 34 an, während das andere Ende der Feder 32 einen Sitz 35 umgibt und gegen die Abdeckung 30 anliegt.

Der Zentriermechanismus für den Steuerschieber 3 enthält eine Feder 36, die sich in einer Kammer 37 befindet, die in einem unteren Teil des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Die Kammer 37 hat einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Bohrung 4 ist, um das hervorspringende Umfangsteil 19 des Steuerschiebers 3 und eine Unterlegscheibe gleitbeweglich aufzunehmen, die um das Ende des Steuerschiebers 3 angeordnet ist. Ein Ende der Feder 36 umgibt das rechts liegende Ende des Steuerschiebers 3 und liegt gegen die Unterlegscheibe 38 an, während das andere Ende der Feder 36 einen Sitz 39 umgibt und gegen die Abdeckung 30 anliegt. Wenn daher einer der Steuerschieber 3 oder 5 in Fig. 1 nach rechts bewegt wird, werden die Federn 32 und 36 zusammengedrückt, um dieser Bewegung federnd nachgiebig einen Widerstand entgegenzusetzen.

Die Ventilschieber 3 und 5 sind in den Bohrungen 4 und 6 unter Beaufschlagung eines Hydraulikdruckes gleitbewegbar, der den Kammer 37 und 33 jeweils zugeleitet wird. Zur Druckzuführung enthält jede Abdeckung 30 ein Paar von Steuerdurchgängen 40 und 41, die an einem Ende mit den Kammern 37 und 33 jeweils und an ihren anderen Enden mit einem mit Gewinde versehenen Steueranschluß 42 in Verbindung stehen.

Wenn beim Arbeiten die Steuerschieber 3 und 5 in ihren in Fig. 1 gezeigten NeutralStellungen sind, strömt das Hydraulikfluid von der Pumpe 13 zu dem Einlaßanschluß 12

über die Bohrung 4 zu den Auslaßanschlüssen 7 und 8 und über die Leitungen 10 und 11 zum Behälter 9 zurück. Das Fluid kann nicht vom Einlaßanschluß 12 über die Einlaßkammer 20 und dann zu den Arbeitsanschlüssen 21 oder strömen, da das hervorspringende Umfangsteil 28 des Steuerschiebers 5 jegliche Verbindung zwischen der Kammer 20 und den Anschlüssen 21 oder 22 absperrt. In dieser Neutralstellung erhält die hydraulische Betätigungseinrichtung oder die hydraulische Kolbenstange der Pumpe 13 keinen Fluiddruck, sondern bleibt hydraulisch gesichert in einer Haltestellung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sind die Steuerschieber 3 und 5 aus ihren Neutralstellungen herausbewegt worden und nehmen eine ihrer Hubstellungen ein. Wie gezeigt sind die Steuerschieber 3 und 5 nach links bewegt. In dieser Stellung sperrt das hervorspringende Umfangsteil 18 des Steuerschiebers 3 die Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß 12 und dem Auslaßanschluß 7 ab und das hervorspringende Umfangsteil 19 sperrt die Verbindung zwischen dem Anschluß 12 und dem Auslaßanschluß 8 ab. Zusätzlich sperrt das hervorspringende Umfangsteil 28 des Steuerschiebers 5 die Verbindung zwischen der Kammer 20 und dem Arbeitsanschluß 21 ab und das hervorspringende Umfangsteil 29 sperrt die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß 22 und dem Rücklaufanschluß ab. Ferner wird die Fluidverbindung zwischen der Einlaßkammer 20 und dem Arbeitsanschluß 22 sowie zwischen dem Arbeitsanschluß 21 und dem Rücklaufanschluß 23 infolge der jeweils zugeordneten Lagen der Nuten 25 und 26 am Steuerschieber 5 geöffnet. In der in Fig. 2 gezeigten Stellung strömt Fluid von der Pumpe 13 über die Zufuhrleitung 14 in den Einlaßanschluß 12 und dann über die Einlaßkammer und die Bohrung 6 zu dem Arbeitsanschluß 22 und dann zu einem Ende einer hydraulischen Kolbenstange (nicht gezeigt). Das Rücklauffluid geht von der hydraulischen Kolbenstange

durch den Arbeitsanschluß 21 und die Bohrung 6 zum Rücklaufdurchgang 23 und dann zum Behälter 9. Somit kann die hydraulische Kolbenstange betätigt werden, daß entweder das stangenseitige Ende der Kolbenstange ausgefahren oder eingezogen wird.

Wenn die Stellung der Steuerschieber 3 und 5 in Fig. 2 zum Heben einer Last durch die hydraulische Kolbenstange bestimmt ist, ist es erforderlich, die Steuerschieber 3 und 5 in Gegenrichtung oder in Richtung nach rechts zu bewegen, um ein Arbeiten der hydraulischen Kolbenstange zum Absenken einer Last zu ermöglichen. Diese Stellung der Steuerschieber 3 und 5 wird im allgemeinen als eine "Absenk" -Stellung bezeichnet, da der Pumpendruck in der Schaltung zum Absenken der Last genutzt wird. In dieser Stellung sperrt das hervorspringende ümfangsteil 18 des Steuerschiebers 3 die Verbindung zwischen dem Auslaßanschluß 8 und dem Einlaßanschluß 12 ab und das hervorspringende Umfangsteil 17 sperrt die Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß 12 und dem Auslaßanschluß 7 ab. Auch sperrt das hervorspringende Umfangsteil 28 des Steuerschiebers 5 die Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem Auslaßanschluß 22 ab und das hervorspringende Umfangsteil 27 sperrt die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß 21 und dem Rücklaufdurchgang 23 ab. Somit ist die Fluidverbindung zwischen der Einlaßkammer 20 und dem Arbeitsanschluß 21 infolge der Lage der Nut 25 in der Last-Absenkstellung offen und Fluid kann zum Behälter 9 über den Arbeitsanschluß 22 und den Rücklaufdurchgang 24 zurückströmen.

Wenn die Steuerschieber 3 und 5 in ihren in Fig. 1 gezeigten NeutralStellungen sind, so ist noch zu erwähnen, daß der Pumpensteuerschieber 3 zuerst in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewegt oder verschoben wird, und zwar vor der Bewegung des Funktions-Steuerschiebers 5, so daß der Pumpendruck auf einen "Vorlade"-Druck vor der Bewegung des

Steuerschiebers 5 ansteigen kann. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Pumpe 13 die hydraulische Kolbenstange so ausreichend mit Druck beaufschlagt, daß Hohlräume vermieden werden. Da auf die hydraulische Kolbenstange ein ausreichender Druck ausgeübt wird, kann keine Luft in das System angesaugt werden, wenn sich die Stange beginnt schneller als der Fluiddruck zu bewegen, der eine solche Bewegung normalerweise gestatten würde. Somit vermeidet die unabhängige Wirkung der Steuerschieber 3 und 5 die Zeitverzögerung zwischen der Bewegung des Steuerschiebers und dem Druckaufbau in der Schaltung, die im allgemeinen bei Ventilen mit einem einzigen Steuerschieber vorhanden ist.

Das unabhängige Arbeiten des Pumpensteuerschiebers 3 und des Funktionssteuerschiebers 5 ermöglicht auch, daß das Ventil 1 eine Stellung mit "Freigang" hat. In dieser Freigang-Stellung wird der Pumpendruck nicht genutzt, um die hydraulische Kolbenstange zu bewegen, sondern das Gewicht der Last bewirkt die Bewegung der Kolbenstange infolge der Schwerkraft. Um eine Freigang-Stellung zu ermöglichen, braucht der Steuerschieber 3 nicht, in der in Fig. 1 gezeigten Stellung zu sein, während der Funktionssteuerschieber 5 in der Zeichnung nach rechts zu verschieden ist, so daß das hervorspringende Umfangsteil 28 die Verbindung zwischen der Einlaßkammer 20 und dem Arbeitsanschluß 22 absperrt. Wenn die Steuerschieber 3 und 5 in diesen Stellungen sind, geht der Fluidstrom zu Beginn von dem Arbeitsanschluß 22 über den Rücklaufdurchgang 24 zum Behälter 9 und der Pumpendruck kann verzögert werden oder er kann nur eingeleitet werden, wenn dies erforderlich ist. Dies kann dadurch ermöglicht werden, daß der Steuerschieber 3 nach links oder rechts bewegt wird, um das Ventil 1 von einer Freigabe-Stellung zu einer kraftunterstützten Absenkstellung umzuschalten.

In der Fig. 3 ist ein hydraulisches Steuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, das insgesamt mit 50 bezeichnet ist. Das Steuerventil 50 enthält ein Gehäuse oder einen Mantel 51, der in Fig. 3 im Querschnitt gezeigt ist. Das Gehäuse 51 hat einen Pumpen-Steuerschieber 52, der in einer Bohrung 53 gleitbeweglich ist und drei Funktions-Steuerschieber 54 bis 56, die zugeordneten Bohrungen 57 bis 59 gleitbeweglich sind.

Das Gehäuse 51 enthält einen Einlaßanschluß 60 und einen Auslaß- oder Entlastungsanschluß 61. Der Einlaßanschluß ist im Gehäuse 51 mittig angeordnet und mit einer Pumpe 62 übe:-' die Zufuhr leitung 63 verbunden. Der Einlaßanschluß 60 dient als ein Fluidzuführungs- oder -Zuleitungsdurchgang und mündet direkt in die Bohrung 53 und steht mit jeder der anderen Bohrungen 57 bis 59 über drei in der Mitte angeordnete Ringnuten 64 bis 66 in Verbindung, die jeweils in den Bohrungen 57 bis 59 ausgebildet sind. Wie gezeigt ist der Auslaßanschluß 61 etwa U-förmig ausgebildet und mit einem Vorratsbehälter oder einem Behälter 67 über eine Rückleitung 68 verbunden. Der Auslaßanschluß 61 steht mit jeder der Bohrungen 53 und 57 bis 59 in axial gegenüberliegenden Enden in Verbindung, um im Gehäuse 51 einen gemeinsamen Auslaßanschluß zu bilden.

Der Pumpen-Steuerschieber 52 hat eine einzige Umfangsnut 69, die in diesen eingeschnitten ist und ein Paar von hervorspringenden Umfangsteilen 70, 71 begrenzt, die in axial im Abstand liegenden Stellen angeordnet sind. Wie gezeigt ist das hervorspringende Umfangsteil 70 derart bemessen, daß es eine Axiallänge hat, die geringfügig kleiner als die axiale Länge des hervorspringenden Umfangsteils 71 ist.

Ein Paar von Betriebs- oder Arbeitsanschlüssen 72 und 73 sind auf jeder Seite der Einlaßnut 64 der Bohrung 57 zwischen

der Nut 64 und dem Auslaßanschluß 61 angeordnet. Arbeitsanschlüsse 72 und 73 sind in Fluidverbindung mit der Einlaßnut 64 über die Bohrung 57 und führen zu den gegenüberliegenden Enden einer Fluidbetätigungseinrichtung/ insbesondere einer hydraulischen Kolbenstange (nicht gezeigt). Wie bei der ersten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Verbindung der Arbeitsanschlüsse 72 und 73 mit dem Zylinder und den Stangenenden einer hydraulischen Kolbenstange nicht das einzige Anwendungsgebiet des Steuerventils 50, sondern das Steuerventil 50 kann auch einfach an andere ähnliche Anwendungsgebiete angepaßt werden.

Wie gezeigt, enthalten die Bohrungen 58 und 59 auch ein Paar von Arbeits- oder Betriebsanschlüssen 74-75 und 76-77 jeweils. Die Arbeitsanschlüsse 74-75 und 76-77 arbeiten auf genau die gleicheweise wie die Anschlüsse 72-73, abgesehen von der Tatsache, daß sie zu gesonderten hydraulischen Betätxgungseinrichtungen oder hydraulischen Kolbenstangen führen, die unterschiedliche und verschiedene Funktionen zu der hydraulischen Kolbenstange ausführen, die dem Steuerschieber 54 und den Anschlüssen 72-73 zugeordnet ist.

Der Funktions-Steuerschieber 54 ist mit einem Paar von axial beabstandet angeordneten Umfangsnuten 78 und 79 versehen, die drei im Abstand voneinander befindliche hervorspringende Umfangsteile 80 bis 82 längs der Längsachse des Steuerschiebers 54 begrenzen. Die hervorspringenden Umfangsteile 80 und 82 haben eine gleiche axiale Längserstreckung, während das mittlere hervorspringende Umfangsteil 81 in der axialen LängserStreckung geringfügig kürzer als die hervorspringenden Umfangsteile 80 und 82 bemessen ist. Die hervorspringenden Umfangsteile 80 bis 82 befinden sich am Steuerschieber 54 an solchen Stellen, daß die Arbeits- oder Betriebsanschlüsse 72 und 73 von dem Rücklaufoder Auslaßanschluß 61 und von der Zufuhr- oder Einlaß-

nut 64 in der Neutralstellung oder der Haltestellung des Steuerschiebers 54 getrennt sind. Diese Neutral- oder Haltestellung des Steuerschiebers 54 ist in Fig. 3 gezeigt.

Die Funktions-Steuerschieber 55 und 56 stimmen hinsichtlich ihren Abmessungen mit dem Steuerschieber 54 überein. Daher enthält der Steuerschieber 55 ein Paar von Nuten 83 und 84, die drei hervorspringende Umfangsteile 85 bis 87 begrenzen und der Steuerschieber 56 enthält Nuten 88, 89 und hervorspringende ümfangsteile 90-92. Wie gezeigt, sind die Steuerschieber 55 und 56 in ihren Neutral- oder Haltestellungen und sie arbeiten auf die gleiche Weise wie der Steuerschieber 54.

Ein üblicher Federzentriermechanismus ist mit den gegenüberliegenden Enden jedes Steuerschiebers 54 bis 56 verbunden, um federnd nachgiebig einer Bewegung einen Widerstand entgegenzusetzen, durch die der SteuerSchiebung aus seiner Neutralstellung herausbewegt wird. Da die Federzentriermechanismen auf den gegenüberliegenden Seiten jedes Steuerschiebers 54 bis 56 identisch sind, braucht nachstehend nur ein solcher Mechanismus erläutert zu werden. Bezugnehmend auf den rechten Teil in Fig. 3 enthält der Zentriermechanismus eine Abdeckung 93, die die rechts liegenden Enden der Steuerschieber 54 bis 56 umgibt. Wie gezeigt, ist eine Vielzahl von Dichtungen 94 vorgesehen, um einen fluiddichten Abschluß zwischen der Abdeckung 93 und dem Gehäuse 51 zu erhalten. Wie gezeigt, enthält der Zentriermechanismus für den Steuerschieber 54 eine Feder 95, die sich in einer Kammer 96 befindet, die im oberen Ende der Abdeckung 93 ausgebildet ist. Die Kammer 96 hat einen Durchmesser, der größer als jener der Bohrung 57 ist, so daß das hervorspringende Umfangsteil 82 und eine Unterlagsscheibe 97 gleitbeweglich aufgenommen werden können, die um das Ende des Steuerschiebers 54 angeordnet ist. Ein Ende der Feder 95 umgibt das

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rechts liegende Ende des Steuerschiebers 54 und liegt gegen die Unterlagscheibe 97 an, während das andere Ende der Feder 95 gegen die Abdeckung 93 anliegt.

Der Federmechanismus für den Pumpen-Steuerschieber 52 belastet den Steuerschieber 52 in Fig. 3 in Richtung nach rechts vor und enthält eine Feder 98, die im wesentlichen in der Bohrung 53 aufgenommen ist. Ein Ende der Feder 98 umgibt das links liegende Ende des Steuerschiebers 52 und liegt gegen die Seite des hervorspringenden Umfangsteils 70 an, während das andere Ende der Feder gegen die Abdeckung 99 anliegt, die die linke Seite des Gehäuses 51 abdeckt. Wenn daher der Steuerschieber 52 wie in Fig. 3 gezeigt nach links bewegt wird, wird die Feder zusammengedrückt, um federnd nachgiebig dieser Bewegung einen Widerstand entgegenzusetzen.

Die Ventil Schieber 52 und 54-56 sind gleitbeweglich in Bohrungen 53 und 57-59 unter Einwirkung des Hydraulikdruckes. Um Druck zuzuführen enthalten die Abdeckungen und 99 mit Gewinde versehene Steuerabschlüsse 100, die an einem Ende mit den Kammern 96 in Verbindung stehen und mit ihren anderen Enden mit Steuerleitungen 101 in Verbindung· stehen, die über eine Reihe von Rückschlagventilen 102 mit einer Quelle für den Steuerdruck (nicht gezeigt) verbunden sind. Der Pumpen-Steuerschieber 52 wird durch den Steuerdruck betätigt, der über einen mit Gewinde versehenen Steueranschluß 103 zugeführt wird, der an einem Ende mit einem Durchgang 104 und am anderen Ende mit einer Steuerleitung 101 in Verbindung steht. Der Durchgang 104 seinerseits führt zu der Fläche des hervorspringenden Umfangsteil s 71 des Steuerschiebers 52, so daß sich der Steuerschieber 52 entgegen der Kraft der Feder 98 in der Zeichnung nach links bewegt, wenn auf dieses hervorspringende Umfangsteil ein Druck einwirkt.

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Wenn sich die Steuerschieber 52 und 54-56 in ihren Neutralstellungen befinden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, strömt Hydraulikfluid von der Pumpe 62 zu dem Einlaßanschluß 60 über die Bohrung 53 zu dem Auslaßanschluß 61 und zurück über die Rückleitung 68 zu dem Behälter 67. Das Fluid kann nicht von dem Einlaßanschluß 60 über die Einlaßnuten 64-66 und dann zu den Arb«· i sanschlüssen 72-77 strömen, da die hervorspringenden Umfangsteile 81, 86 und 91 der Steuerschieber 54-56 jeweils die Verbindung zwischen den Einlaßnuten 64-66 und den Anschlüssen 72-77 absperren. Wenn die Steuerschieber 54-56 in ihren Neutralstellungen sind, enthalten die einzelnen hydraulischen Betätigungseinrichtungen oder hydraulischen Kolbenstangen, die durch die St euer schiff-er 54-56 gesteuert werden, keinen Fluiddruck von der Pumpe 62, sondern bleiben hydraulisch verriegelt in ihren Haltestellungen.

Um eine Last zu heben oder zu senken, muß der Pumpen-Steuerschieber 52 in seine Arbeitsstellung bewegt werden und die Steuerschieber 54-56 müssen aus ihren Neutralstellungen heraus in eine ihrer Hubarbeitsstellungen bewegt werden. Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich nur auf das Arbeiten der Steuerschieber 52 und 54. Selbstverständlich können die Steuerschieber 55 und 56 auf die gleiche Weise wie der Steuerschieber 54 arbeiten, um gesonderte hydraulische Betätigungseinrichtungen zu steuern. Wenn daher die Steuerschieber 52 und 54 in der Zeichnung nach links bewegt werden, sperr das hervorspringende Umfangsteil 71 des Steuerschiebers 52 die Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß 60 und dem Auslaßanschluß 61 ab, so daß der gesamte Pumpendruck an der Einlaßnut 64 anliegt. Zusätzlich sperrt das hervorspringende Umfangsteil 81 des Steuerschiebers 54 die Verbindung zwischen der Einlaßnut 64 und dem Arbeitsanschluß 72 ab und das hervorspringende Umfangsteil 82 sperrt die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß 73 und dem Rücklaufdurchgang 61 ab. Ferner wird

die Fluidverbindung zwischen Einlaßnut 64 und dem Arbeitsanschluß 73 sowie zwischen dem Arbeitsanschluß 72 und dem Rücklaufdurchgang 61 infolge der jeweiligen Lagen der Nuten 78 und 79 am Steuerschieber 54 geöffnet. In dieser Stellung strömt Fluid von der Pumpe 62 über die Zufuhrleitung 63 in den Einlaßanschluß 60 und dann über die Einlaßnut 64 und die Bohrung 57 zu dem Arbeitsanschluß 73 und dann zu einem Ende einer hydraulischen Kolbenstange (nicht gezeigt). Rücklauffluid von der hydraulischen Kolbenstange geht über den Arbeitsanschluß 72 und die Bohrung 57 zum Rücklaufdurchgang 61 und dann zu Behälter 67. Somit kann die hydraulische Kolbenstange so betätigt werden, daß das stangenseitige Ende der hydraulischen Kolbenstange entweder eingefahren oder ausgefahren wird.

Wenn die Stellungen der Steuerschieber 52 und 54 bei der Bewegung nach links eine Lasthebefunktion für die hydraulische Kolbenstange erfüllen sollen, so ist.es erforderlich, daß der Steuerschieber 54 in der Gegenrichtung oder nach rechts bewegt wird, um eine Lastabsenkstellung oder eine kraftunterstützte Absenkstellung für die hydraulische Kolbenstange zu bilden. In dieser Stellung sperrt das hervorspringende Umfangsteil 81 des Steuerschiebers 54 die Verbindung zwischen der Einlaßnut 64 und dem Arbeitsanschluß 73 ab und das hervorspringende Umfangsteil 80 sperrt die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß 72 und dem Rücklaufdurchgang 61 ab. Daher ist die Fluidverbindung zwischen der Einlaßnut 64 und dem Arbeitsanschluß 72 infolge der Lage der Nut 78 offen, um die Lastkraft unterstützt abzusenken. Das Fluid kehrt zum Behälter 6 7 über den Arbeitsanschluß 73 und den Rücklaufdurchgang 61 zurück.

Wenn die Steuerschieber 52 und 54 in ihren Neutralstellungen sind, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, wird der Pumpen-Steuerschieber 52 zuerst nach links zu seiner Arbeits-

Stellung vor der Bewegung des Funktions-Steuerschiebers 54 bewegt, so daß der Pumpendruck auf einen Aufladedruck vor der Bewegung des Steuerschiebers 54 gebracht werden kann. Somit ermöglicht die Pumpe 62, daß ein ausreichender Druck auf die hydraulische Kolbenstange aufrechterhalten wird, um Hohlräume zu vermeiden. Diese Vorgehensweise kann auch bezüglich der Steuerschieber 55 und 56 vorgesehen sein. Somit verhindert das unabhängige Wirken der Steuerschieber 52 und 54-56 die Zeitverzögerung zwischen der Bewegung eines Funktions-Steuerschiebers und dem Druckaufbau in der Schaltung, die normalerweise bei, Ventilen mit einem einzigen Steuerschieber vorhanden ist.

Das unabhängige Arbeiten des Pumpen-Steuerschiebers 52 und des Funktions-Steuerschiebers 54 ermöglicht auch, daß das Ventil 50 eine Stellung mit "Freigang" hat. Um ein Arbeiten mit Freigang zu ermöglichen, muß der Pumpen-Steuerschieber 52 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung gebracht werden, während der Steuerschieber 54 in die rechte Hubstellung gebracht werden muß, so daß das hervorspringende Umfangsteil 81 die Verbindung zwischen der Einlaßnut 64 und dem Arbeitsanschluß 73 absperrt. Wenn die Steuerschieber 52 und 54 in diesen Stellungen sind, strömt Fluid, ausgehend von dem Arbeitsanschluß 73 über den Rücklaufanschluß 61 zu dem Behälter 6 7 und der Pumpendruck kann verzögert werden oder nur gegebenenfalls eingeleitet werden. Selbstverständlich kann dies durch eine Hubbewegung des Steuerschiebers 52 nach links erreicht werden, wodurch das Ventil 50 an einer Stellung mit Freigang zu einer kraftunterstützten Absenkstellung umgeschaltet werden kann.

Ein hydraulisches Steuerventil wurde gezeigt und beschrieben, das unabhängige Pumpen- und Funktionssteuer-Steuerschieber enthält. Selbstverständlich können das Ventilgehäuse und die Steuerschieber hinsichtlich ihrer Auslegung

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abgeändert werden, so daß sie für die gewünschte Schaltung und die gewünschte auszuführende Steuerung geeignet sind. Auch können verschiedene Arten von Steuerschieberbetätigungsmechanismen verwendet werden.

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Claims

Unterteiltes Ventil mit unabhängigen Pumpen- und Funktionssteuer-Steuerschiebern Patentansprüche

1. ¹I Hydraulisches Steuerventil zum Steuern des Druckfluidstroms von einer Quelle zu einer hydraulisch betätigten Einrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß:

ein Ventilgehäuse (2, 51) einen Fluideinlaßanschluß (12, 60), der mit der Quelle (13, 62) für Hydraulikfluid verbindbar ist und erste sowie zweite Steuerschieberaufnahmebohrungen (4, 6; 53, 57-59) hat,

daß die erste Bohrung (4, 53) mit dem Fluideinlaßanschluß (12. 60) und einem Fluidauslaßanschluß (7,- 61) in Verbindung steht und die zweite Bohrung (6, 57-59) eine Einlaßkammer (12, 96) hat, die mit dem Einlaßanschluß

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(12, 60) stromab von der ersten Bohrung (4, 53) derart in Verbindung steht, daß das Einlaßfluid in die erste Bohrung (4, 53) strömt, bevor es die zweite Bohrung (6, 57-59) erreicht, wobei die zweite Bohrung (6, 57-59) ferner mit einem Paar von Arbeitsanschlüssen (21, 22; 72, 73), die mit der hydraulisch betätigbaren Einrichtung verbindbar sind und einem Paar von Fluidrücklaufdurchgängen (23, 24) in Verbindung steht,

erste und zweite Steuer-Steuerschieber (3, 5; 52, 54- 56) die in den Bohrungen (4, 6; 53, 57-59) zwischen Neutral- und Arbeitsstellungen axial gleitbar beweglich sind, um selektiv die Fluidverbindung des Einlaßanschlusses (12, 60) mit dem Auslaßanschluß (7, 8), den Rücklaufdurchgängen (23, 24) und den Arbeitsanschlüssen (21, 22; 72, 73) herzustellen, und

eine Einrichtung (30-35, 93-97) die Steuerschieber (3, 5; 52, 54-56) unabhängig betätigt, um die Steuerschieber zwischen diesen Stellungen zu bewegen.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fluidrücklaufdurchgänge (23, 24) in Verbindung mit der zweiten Bohrung (6) an axial gegenüberliegenden Seiten der Einlaßkammer (20) stehen.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß einer der Arbeitsanschlüsse (21, 22; 72, 73) mit der zweiten Bohrung (6, 57-59) an einer Stelle zwischen einem der Fluidrücklaufdurchgänge (23, 24) und der Einlaßkammer (20) in Verbindung steht und daß der andere Arbeitsanschluß (22, 21; 73, 72) mit der zweiten Bohrung (6; 57-59) an einer Stelle zwischen dem anderen Fluidrücklaufdurchgang (24, 23) und der Einlaßkammer (20) in Verbindung steht.

4. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung steuerdruckbetätigte Federzentriermechanismen (30-35: 93-97) enthält.

5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Paar von Auslaßanschlüssen (7, 8) vorgesehen ist, daß einer auf einer Seite des Einlaßanschlusses (12, 60) und der andere auf der anderen Seite des Einlaßanschlusses (12, 60) angeordnet ist.

6. Steuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Auslaßanschluß (7) der ersten Bohrung (4) in Fluidverbindung mit den Rücklaufdurchgängen (23, 24) der zweiten Bohrung (6) zur Bildung eines gemeinsamen Auslasses ist.

7. Hydraulisches Steuerventil zum Steuern eines Fluiddruck Stromes von einer Quelle zu einer hydraulisch betätigten Einrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß:

ein Ventilgehäuse (51) einen Fluideinlaßanschluß (60), der mit einer Quelle (62) für Hydraulikfluid verbindbar ist und eine Vielzahl von Steuerschieberaufnahmebohrungen (53, 57-59) hat, die in demselben ausgebildet sind,

eine der Bohrungen (53) in Verbindung mit dem Fluideinlaßanschluß (60) und einem Fluidauslaßanschluß (61) steht und die anderen Bohrungen (57-59) jeweils eine Einlaßkammer (96) haben, die mit dem Einlaßanschluß (60) stromab von dieser einen Bohrung (57-59) in Verbindung steht, so daß das Einlaßfluid in diese eine Bohrung (53) strömt, bevor es in die Einlaßkammern (96) strömt, wobei die jeweiligen weiteren Bohrungen (57-59) ferner mit einem Paar von Arbeitsanschlüssen (72, 73) in Verbindung stehen,

die mit der hydraulisch betätigbaren Einrichtung verbindbar sind, sowie in Verbindung mit dem Fluidauslaßanschluß (61) stehen),

eine Vielzahl von Steuerschiebern (52, 54-56) die in den Bohrungen (53, 57-59) zwischen Neutral- und Arbeitsstellungen axial gleitbeweglich ist, um selektiv eine Fluidverbindung des Einlaßanschlusses (60) mit dem Auslaßanschluß (61) und den Arbeitsanschlügen (72, 73...) herzustellen, und

eine Einrichtung (93-97) unabhängig die Steuerschieber (53, 57-59) betätigt, um die Steuerschieber zwischen diesen Stellungen zu bewegen. (Fig. 3).

8. Steuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Auslaßanschluß (61) in jede der Bohrungen (53, 57-59) an axial gegenüberliegenden Enden mündet.

9. Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitsanschlüsse (72, 73, 74, 75. 76, 77) der anderen Bohrungen (57-59) in die anderen Bohrungen an axial gegenüberliegenden Seiten der Einlaßkammer (96) zwischen der Einlaßkammer (96) und dem Auslaßanschluß (61) münden.

10. Steuerventil nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung eine Vielzahl von steuerdruckbetätigten Federmechanismen (93-97; 98, 99) enthält.