DE3415621C2 - Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil - Google Patents
Hydraulisches Mehrwege-SteuerventilInfo
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Mehrwege-Steuerventil
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Insbesondere handelt es sich um ein solches, das für Erdbewegungs-
und Baugeräte einsetzbar ist.
Es sind unterteilte Ventile bekannt, die mehrere Ventilgehäuse
enthalten, welche jeweils aus Gußstücken gefertigt
sind. Die Teile werden zu einer gewünschten Schaltung und mit
einer erforderlichen Anzahl von Bauteilen zum Ausführen der
gewünschten Arbeitsweise zusammengeschraubt. Jedes Ventilteil
enthält einen einzigen unabhängig betätigbaren Steuerschieber,
der in einer Bohrung verschiebbar aufgenommen ist und
aus einer Neutralstellung zu einer von zwei Arbeitsstellungen
bewegt werden kann. Jeder Steuerschieber hat hierbei die Aufgabe,
sowohl den Pumpenstrom als auch den Richtstrom des
Hydraulikfluids zu und von einer hydraulischen Betätigungseinrichtung
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 zusammenzubauen.
Derartige Ventile
sind beispielsweise aus der US 37 29 026, der US 38 81 512,
der US 41 54 262 oder der US 32 09 781 bekannt. Bei diesen
Steuerventiltypen kann ein Steuerschieber jeden von zwei
Arbeitsanschlüssen mit einem brückenähnlichen Zuführungsdurchgang
verbinden und den jeweils anderen Arbeitsanschluß
mit einem von zwei Auslaßanschlüssen verbinden. Die Steuerschieber
werden im allgemeinen von drei Stellungs-Steuerschiebern
gebildet, die so beschaffen und ausgelegt sind, daß
in ihrer Neutralstellung die Arbeitsanschlüsse abgesperrt
sind. In seiner Arbeitsstellung geleitet der Steuerschieber
das Öl von der Pumpe zu einem der Arbeitsanschlüsse, während
das Öl vom anderen Arbeitsanschluß zu einem Vorratsbehälter
zurückfließen kann. In der anderen Arbeitsstellung fließt das
Öl in umgekehrter Richtung. Nachteilig an diesen Anordnungen
ist der hohe Aufwand, der getrieben werden muß, um Leckagen
zu vermeiden. Weiterhin können sich im Fluid Hohlräume durch
Kavitation ausbilden, wenn sich die betätigte Hydraulikeinrichtung,
z. B. ein Hydraulikzylinder, schneller bewegt als
die Fluidzuführung erfolgt. Schließlich wird auch ein Freigang
benötigt, um eine Last aufgrund der Schwerkraft ohne
Unterstützung der Pumpe absenken zu können.
Aus der DE-AS 16 50 312 ist ein Mehrwege-Steuerventil
bekannt, bei welchem mechanisch betätigbare Funktionssteuerschieber
über eine vorgeschaltete Druckdifferenzwaage mit
einem voreinstellbaren Druck versorgt werden können. Eine von
der Position der Funktionssteuerschieber unabhängige Einstellung
des Drucks, insbesondere des vollen Pumpendrucks, ist
nicht möglich.
Aus der US 32 09 781 ist ein hydraulisches Mehrwege-Steuerventil
der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher einer
von zwei Schiebern sowohl die Funktion des Funktionssteuerschiebers
zur Definition der Strömungsrichtung als auch die
Funktion des Pumpensteuerschiebers übernimmt, der das Druckmedium
von der Pumpe wieder zurück in den Vorratsbehälter
strömen läßt. Auch bei diesem bekannten hydraulischen Mehrwege-
Steuerventil ist eine genaue Steuerung nur mit großem
Aufwand erzielbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches
Mehrwege-Steuerventil der eingangs genannten Art dahingehend
weiterzubilden, daß in einfacher Weise eine genaue Steuerung
mit verbessertem dynamischen Verhalten erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß die
Pumpendruckrückführung ausschließlich über den Pumpensteuerschieber
erfolgt, welcher dem Funktionssteuerschieber vorgeschaltet
ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Schalten
des Funktionssteuerschiebers dieser hinreichend mit Druck
versorgt wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele anhand von
Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines hydraulischen
Steuerventils,
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.
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 2, das 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 12 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 hervorspringenden
Umfangsteile 17 bis 19 und die Bohrung 4 sind eng
toleriert bearbeitet, wie dies üblich ist, um den Fluidverlust
zu minimieren. 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 2 an axial im Abstand liegenden
Stellen ausgebildet sind. Eine Einlaßkammer 20 ist mittig
bezüglich der Bohrung 6 angeordnet und steht 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 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 einem Hydraulikzylinder
(nicht gezeigt). Selbstverständlich ist dies
nicht die
einzige Anwendungsmöglichkeit des Steuerventils 1.
Das Steuerventil 1 kann auch auf einfache Weise an andere
ähnliche Anwendungsfälle angepaßt werden.
Ein Paar von Rücklaufdurchgängen 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 9 verbunden.
Der Funktionssteuerschieber 5 ist mit einem Paar von axial
im Abstand angeordneten Umfangsnuten 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 die gleiche
axiale Länge, während das mittlere hervorspringende Umfangsteil
28 etwas 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
Arbeitsanschlüsse 21 und 22 von den Rücklaufdurchgängen 23
und 24 und von der Einlaßkammer
20 in der Neutralstellung des Steuerschiebers
5 trennen. Diese Neutralstellung 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 3, 5 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, welche 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 33 das gleitbewegliche
Umfangsteil 29 und eine Unterlegscheibe 34
aufnehmen kann, die am 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 38
aufzunehmen, die am Ende des Steuerschiebers
1 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 Steuerschieber 3 und 5 sind in den Bohrungen 4 und 6
unter Beaufschlagung eines Hydraulikdruckes gleitbewegbar,
der den Kammern 37 bzw. 33 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 die Steuerschieber 3 und 5 in ihren in
Fig. 1 gezeigten Neutralstellungen stehen, strömt 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 22
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
keinen Fluiddruck,
sondern bleibt hydraulisch gesichert in einer Haltestellung.
In Fig. 2 sind die Steuerschieber 3 und
5 aus ihren Neutralstellungen herausbewegt und nehmen
eine ihrer Arbeitsstellungen 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 Rücklaufdurchgang 24
ab. Ferner wird die Fluidverbindung zwischen der Einlaßkammer
20 und dem Arbeitsanschluß 22 sowie zwischen dem Arbeitsanschluß
21 und dem Rücklaufdurchgang 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 20
und die Bohrung 6 zu dem Arbeitsanschluß 22 und dann zu
einem Ende eines Hydraulikzylinders (nicht gezeigt).
Das Rücklauffluid geht vom Hydraulikzylinder
durch den Arbeitsanschluß 21 und die Bohrung 6 zum Rücklaufdurchgang
23 und dann zum Behälter 9. Somit kann der
Hydraulikzylinder betätigt werden.
Wenn die Stellung der Steuerschieber 3 und 5 in Fig. 2
zum Heben einer Last durch einen Hydraulikzylinder
bestimmt ist, ist es erforderlich, die Steuerschieber 3
und 5 in Gegenrichtung oder in Richtung nach rechts zu bewegen,
um ein
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 Umfangsteil 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 20 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 den Hydraulikzylinder so
ausreichend mit Druck beaufschlagt, daß Hohlräume vermieden
werden. Da auf den Hydaulikzylinder ein ausreichender
Druck ausgeübt wird, kann keine Luft in das
System angesaugt werden, wenn sich der Kolben der Hydraulik schneller
als der Fluiddruck bewegt.
Somit vermeidet die unabhängige
Wirkung der Steuerschieber 3 und 5 eine Zeitverzögerung
zwischen der Bewegung des Funktionssteuerschiebers 5 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, ist
der Steuerschieber 3 nicht in der in Fig. 1 gezeigten
Stellung, während der Funktionssteuerschieber
5 in der Zeichnung nach rechts zu verschieben 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 umfaßt
ein Gehäuse 51, das 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
Auslaßanschluß 61. Der Einlaßanschluß 60
ist im Gehäuse 51 mittig angeordnet und mit einer Pumpe
62 über eine Zufuhrleitung 63 verbunden. Der Einlaßanschluß
60 dient als ein Fluidzuführungsdurchgang,
mündet direkt in die Bohrung 53 und steht mit jeder
der anderen Bohrungen 57 bis 59 über drei in der Mitte angeordnete
Einlaßkammern 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 67 über eine
Rücklaufleitung 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 Arbeitsanschlüssen 72 und 73
sind auf jeder Seite der Einlaßkammer 64 der Bohrung 57 zwischen
der Nut 64 und dem Auslaßanschluß 61 angeordnet. Die Arbeitsanschlüsse
72 und 73 stehen in Fluidverbindung mit der Einlaßnut
64 über die Bohrung 57 und führen zu den gegenüberliegenden
Enden einer Fluidbetätigungseinrichtung, insbesondere
einem Hydraulikzylinder (nicht gezeigt).
Wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist
die Verbindung der Arbeitsanschlüsse 72 und 73 mit dem Zylinder
einer Hydraulik
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 Arbeitsanschlüssen 74-75 und
76-77 jeweils. Die Arbeitsanschlüsse 74-75 und 76-77
arbeiten auf genau die gleiche Weise wie die Anschlüsse 72-
73, abgesehen von der Tatsache, daß sie zu gesonderten hydraulischen
Betätigungseinrichtungen
führen, die unterschiedliche und verschiedene
Funktionen zu der hydraulischen Betätigungseinrichtung 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 Länge,
während das mittlere hervorspringende Umfangsteil
81 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 Arbeitsanschlüsse
72 und 73 vom
Auslaßanschluß 61 und von der
Einlaßkammer 64 in der Neutralstellung 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 Umfangsteile 90-92. In Fig. 2 sind
die Steuerschieber 55 und 56 in ihren Neutralstellungen.
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 jeder Steuerschieber 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 Unterlegscheibe 97 aufgenommen
werden können, die um das Ende des Steuerschiebers
54 angeordnet ist. Ein Ende der Feder 95 umgibt das
rechts liegende Ende des Steuerschiebers 54 und liegt
gegen die Unterlegscheibe 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 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 98
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 wid, wird die Feder 98
zusammengedrückt, um federnd nachgiebig dieser Bewegung
einen Widerstand entgegenzusetzen.
Die Schieber 52 und 54-56 sind gleitbeweglich in
Bohrungen 53 und 57-59 unter Einwirkung des Hydraulikdruckes.
Um Druck zuzuführen, enthalten die Abdeckungen 93
und 99 mit Gewinde versehene Steueranschlüsse 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 der
Steuerleitung 101 in Verbindung steht. Der Durchgang 104
seinerseits führt zu der Fläche des hervorspringenden Umfangsteils
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.
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 Rücklaufleitung 68 zu dem Vorratsbehälter 67. Das Fluid kann nicht
von dem Einlaßanschluß 60 über die Einlaßkammern 64-66 und
dann zu den Arbeitsanschlüssen 72-77 strömen, da die hervorspringenden
Umfangsteile 81, 86 und 91 der Steuerschieber
54-56 jeweils die Verbindung zwischen den Einlaßkammern 64-66
und den Anschlüssen 72-77 absperren. Wenn die Steuerschieber
54-56 in ihren Neutralstellungen sind, erhalten die
einzelnen hydraulischen Betätigungseinrichtungen,
die durch die Steuerschieber
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 Arbeitsstellungen 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 die Steuerschieber 52 und 54 in der Zeichnung
nach links bewegt werden, sperrt 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 Einlaßkammer 64 anliegt. Zusätzlich
sperrt das hervorspringende Umfangsteil 81 des
Steuerschiebers 54 die Verbindung zwischen der Einlaßkammer
64 und dem Arbeitsanschluß 72 ab und das hervorspringende
Umfangsteil 82 sperrt die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß
73 und dem Auslaßanschluß 61 ab. Ferner wird
die Fluidverbindung zwischen der Einlaßkammer 64 und dem Arbeitsanschluß
73 sowie zwischen dem Arbeitsanschluß 72 und dem Auslaßanschluß
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 Einlaßkammer 64 und die
Bohrung 57 zu dem Arbeitsanschluß 73 und dann zu einem Ende
eines Hydraulikzylinders (nicht gezeigt). Rücklauffluid
vom Hydraulikzylinder geht über den Arbeitsanschluß
72 und die Bohrung 57 zum Auslaßanschluß
61 und dann zum Behälter 67. Somit kann der
hydraulische Kolben entweder eingefahren oder
ausgefahren werden.
Wenn die Stellungen der Steuerschieber 52 und 54 bei der
Bewegung nach links eine Lasthebefunktion
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
zu bilden. In dieser Stellung sperrt das hervorspringende
Umfangsteil 81 des Steuerschiebers 54 die Verbindung
zwischen der Einlaßkammer 64 und dem Arbeitsanschluß
73 ab und das hervorspringende Umfangsteil 80 sperrt die
Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß 72 und dem Auslaßanschluß
61 ab. Daher ist die Fluidverbindung zwischen
der Einlaßkammer 64 und dem Arbeitsanschluß 72 infolge der
Lage der Nut 78 offfen, um die Last kraftunterstützt abzusenken.
Das Fluid kehrt zum Behälter 67 über den Arbeitsanschluß
73 und den Auslaßanschluß 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 in seine Arbeitsstellung
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 kann die Pumpe 62 einen ausreichenden
Druck aufrechterhalten,
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 Arbeitsstellung
gebracht werden muß, so daß das hervorspringende
Umfangsteil 81 die Verbindung zwischen der Einlaßkammer 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 Auslaßanschluß
61 zu dem Behälter 67 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.
Claims (14)
1. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil zum Steuern eines
Druckfluids aus einer Quelle (13) zu Arbeitsanschlüssen
(21, 22; 72-77) und von diesen zurück zu einem Vorratstank
(9, 67), umfassend
mindestens einen Funktionssteuerschieber (5; 54-56), der das Druckfluid von einer Einlaßkammer (20; 64-66) zu Arbeitsanschlüssen (21, 22; 72-77) leitet, und
mit einem vorgeschalteten Pumpensteuerschieber (3, 52), über welchen der vom Funktionssteuerschieber (5; 54-56) weitergebbare Druck voreinstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpensteuerschieber (3, 52) derart ausgebildet ist, daß in seiner Neutralstellung (Fig. 1, 3) das Druckfluid direkt von der Quelle (13) zurück zum Vorratstank (9) geleitet wird und in mindestens einer Arbeitsstellung (Fig. 2) das Druckfluid direkt der Einlaßkammer (20; 64-66) des Funktionssteuerschiebers (5; 54-56) zugeführt wird.
mindestens einen Funktionssteuerschieber (5; 54-56), der das Druckfluid von einer Einlaßkammer (20; 64-66) zu Arbeitsanschlüssen (21, 22; 72-77) leitet, und
mit einem vorgeschalteten Pumpensteuerschieber (3, 52), über welchen der vom Funktionssteuerschieber (5; 54-56) weitergebbare Druck voreinstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpensteuerschieber (3, 52) derart ausgebildet ist, daß in seiner Neutralstellung (Fig. 1, 3) das Druckfluid direkt von der Quelle (13) zurück zum Vorratstank (9) geleitet wird und in mindestens einer Arbeitsstellung (Fig. 2) das Druckfluid direkt der Einlaßkammer (20; 64-66) des Funktionssteuerschiebers (5; 54-56) zugeführt wird.
2. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pumpensteuerschieber (3, 52) und der/die Funktionssteuerschieber
(5; 54-56) durch ein Fluid hydraulisch betätigbar
sind.
3. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Kammern (33, 37; 96, 104) mit Steueranschlüssen (42; 100,
103) vorgesehen und derart bei den Pumpen- und Funktionssteuerschiebern
(3, 52; 54-56) angebracht sind, daß diese
mit dem Fluid direkt beaufschlagbar sind.
4. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pumpensteuerschieber (3, 52) und der/die Funktionssteuerschieber
(5; 54-56) derart ausgebildet sind, daß bei
deren Verschiebung von der Neutralstellung in die Arbeitsstellung
der Pumpensteuerschieber (3, 52) zuerst bewegt wird.
5. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pumpensteuerschieber (3, 52) und der/die Funktionssteuerschieber
(5; 54-56) über eine gemeinsame Steuerleitung
(41; 101) betätigbar sind.
6. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pumpensteuerschieber (3, 52) und der/die Funktionssteuerschieber
(5; 54-56) durch Vorspanneinrichtungen
(32, 34-36, 38, 39; 95, 97, 98) in ihren Neutralstellungen
elastisch verschiebbar gehalten sind.
7. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
ein Ventilgehäuse (2) mit einem Einlaßanschluß (12), der mit
der Quelle (13) für Hydraulikfluid verbindbar ist, mit einer
ersten sowie einer zweiten Steuerschieber-Aufnahmebohrung
(4, 6) zur Aufnahme des Pumpensteuerschiebers (3) bzw. des
Funktionssteuerschiebers (5), wobei die erste Bohrung (4)
mit dem Fluideinlaßanschluß (12) und Fluidauslaßanschlüssen
(7, 8) in Verbindung steht und in der zweiten Bohrung (6) die
Einlaßkammer (20) vorgesehen ist, die mit dem Einlaßanschluß
(12) stromab von der ersten Bohrung (4) derart in Verbindung
steht, daß das Einlaßfluid in die erste Bohrung (4) strömt,
bevor es die zweite Bohrung (6) erreicht, wobei die zweite
Bohrung (6) ferner mit den Arbeitsanschlüssen (21, 22) und
einem Paar von Fluidrücklaufdurchgängen (23, 24) in Verbindung
steht.
8. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fluidrücklaufdurchgänge (23, 24) in Verbindung mit
der zweiten Bohrung (6) an axial gegenüberliegenden Seiten
der Einlaßkammer (20) stehen.
9. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Arbeitsanschlüsse (21, 22) mit der zweiten Bohrung
(6) an einer Stelle zwischen einem der Fluidrücklaufdurchgänge
(23, 24) und der Einlaßkammer (20) in Verbindung
steht und daß der andere Arbeitsanschluß (22, 21) mit der
zweiten Bohrung (6) an einer Stelle zwischen dem anderen
Fluidrücklaufdurchgang (24, 23) und der Einlaßkammer (20) in
Verbindung steht.
10. Steuerventil nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Fluidauslaßanschlüsse (7) auf einer Seite des Einlaßanschlusses
(12) und der andere (8) auf der anderen Seite
des Einlaßanschlusses (12) angeordnet ist.
11. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fluidauslaßanschluß (7) der ersten Bohrung (4) in Fluidverbindung
mit den Fluidrücklaufdurchgängen (23, 24) der zweiten
Bohrung (6) zur Bildung eines gemeinsamen Auslasses steht.
12. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach einem der
Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
ein Ventilgehäuse (51) mit einem Fluideinlaßanschluß (60),
der mit der Quelle (62) für Hydraulikfluid verbindbar ist,
wobei eine Pumpensteuerschieberbohrung (53) und eine Vielzahl von Funktionssteuerschieberbohrungen
(57-59) im Ventilgehäuse (51) ausgebildet sind, wobei
die Pumpensteuerschieberbohrung (53) zur Aufnahme des Pumpensteuerschiebers
(52) in Verbindung mit dem Einlaßanschluß (60) und einem
Auslaßanschluß (61) steht und die Funktionsschieberbohrungen (57-59)
zur Aufnahme der Funktionssteuerschieber (54-56) jeweils eine
Einlaßkammer (64-66) haben, die mit dem Einlaßanschluß (60)
stromab der Pumpenschieberbohrung (53) in Verbindung steht, so
daß das Fluid in die Pumpenschieberbohrung (53) strömt, bevor es in
die Einlaßkammern (64-66) strömt, wobei die jeweiligen Funktionsschieberbohrungen
(57-59) ferner mit jeweils einem Paar von
Arbeitsanschlüssen (72, 73) und dem Fluidauslaßanschluß (61)
in Verbindung stehen.
13. Hydraulisches Mehrwege-Steuerventil nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auslaßanschluß (61) in
die Pumpensteuerschieberbohrung (53) und die Funktionssteuerschieberbohrungen (57-59)
an axial gegenüberliegenden Enden mündet.
14. Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsanschlüsse (72-77) in die Funktionssteuerschieberbohrungen
(57-59) an axial gegenüberliegenden Seiten der Einlaßkammern
(64-66) zwischen diesen und dem jeweiligen Auslaßanschluß
(61) münden.
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