EP1629207B1 - Hydraulische steueranordnung - Google Patents

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EP1629207B1
EP1629207B1 EP04739454A EP04739454A EP1629207B1 EP 1629207 B1 EP1629207 B1 EP 1629207B1 EP 04739454 A EP04739454 A EP 04739454A EP 04739454 A EP04739454 A EP 04739454A EP 1629207 B1 EP1629207 B1 EP 1629207B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
pressure
axis
valves
control arrangement
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04739454A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1629207A1 (de
Inventor
Wolfgang Kauss
Didier Desseux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1629207A1 publication Critical patent/EP1629207A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1629207B1 publication Critical patent/EP1629207B1/de
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    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
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    • F15B13/0839—Stacked plate type valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/01—Locking-valves or other detent i.e. load-holding devices
    • F15B13/015—Locking-valves or other detent i.e. load-holding devices using an enclosed pilot flow valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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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    • F15B13/0417—Load sensing elements; Internal fluid connections therefor; Anti-saturation or pressure-compensation valves
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    • Y10T137/8667—Reciprocating valve
    • Y10T137/86694—Piston valve
    • Y10T137/8671—With annular passage [e.g., spool]

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control arrangement for load pressure-independent control of a consumer according to the preamble of patent claim 1.
  • each consumer is assigned an adjustable metering orifice with a downstream pressure compensator, the latter keeping the pressure drop across the metering orifice constant so that the quantity of fluid flowing to the corresponding hydraulic consumer depends solely on the opening cross section of the metering orifice and not on the load pressure of the consumer or on the pump pressure depends.
  • each consumer port is associated with an aspirating valve which is perpendicular to the plane of a valve disc receiving the valve assembly.
  • this known solution lacks a check valve for leak-free shut-off of the consumer.
  • the invention has for its object to provide a hydraulic control arrangement in which all components required for the control of the consumer in a compact manner in a valve housing section, preferably a valve disc are summarized.
  • the control arrangement is preferably integrated in a valve disc, wherein a directional control valve forming a LUDV orifice plate and two shut-off valves each associated with a consumer port are located in the valve disc plane and two pilot valves respectively assigned to the two shut-off valves are installed in such a way are that their axes are oriented perpendicular to the two axes of the directional control valve and the check valves.
  • the pressure / suction valve associated with a consumer connection is arranged perpendicular to the axes of the above-described valve elements, ie perpendicular to the plane of the pane.
  • a special feature of the invention further consists in that the pilot valves arranged perpendicularly to the axis of the directional control valve are actuated mechanically via a ram which can be displaced axially by a valve spool of the directional control valve in order to unlock the check valves and to allow a pressure medium discharge from the consumer.
  • the solution according to the invention is characterized by a special compactness, wherein all essential, required in a LUDV system components are taken up with minimal space.
  • the directional control valve, the check valves and the pilot valves are arranged parallel to the disc plane ( Figure 1) and the Nachsaugventil perpendicular to the disc plane, so that the valve disc can be made with minimal effort due to the simple channel guide.
  • the axis of the measuring diaphragm of the directional valve downstream LUDV pressure compensator extends in the disc plane.
  • the axis of the individual pressure compensator is arranged centrally between the axes of the two pilot valves, so that the valve disc has a nearly axisymmetric structure.
  • the axis of the two Nachsaugventile is arranged in the region which is encompassed by the axis of the two check valves, the two axes of the pilot valves and the axis of the directional control valve.
  • the valve slide of the directional control valve has an actuation section, via which a plunger guided perpendicular to the directional control valve axis can be axially displaced to open the pilot valve.
  • this plunger is guided in a portion of the valve disc or the valve housing.
  • the axis of the pilot valve crosses the axis of the respective associated check valve.
  • the installation of the Nachsaugventile is particularly simple when lying in the region of these Nachsaugventile to the load ports leading working channels in a plane which are arranged offset to a tank channel containing a plane of the valve disc.
  • Figure 1 shows a section through a valve disc 1 of a control block of a mobile implement, such as a shovel, wherein the valve elements for each function (eg traction drive, lifting / lowering, bucket operate, etc.) are each combined in a valve disc.
  • the valve disc 1 shown in Figure 1 has two consumer ports A, B and a pressure port P (not shown), a tank port T (not shown) and a plurality of control terminals (including an LS port).
  • a continuously adjustable directional control valve 2 with a valve slide 4, which is guided axially displaceably in a valve disc 1 in the transverse direction passing through axial bore 6.
  • the valve slide 4 forms together with the axial bore 6 a speed part, also called orifice 8 and two directional parts 10, 12, via which the direction of the pressure fluid flow from and to the load ports A, B is determined.
  • an individual pressure compensator 14 Downstream of the metering orifice, an individual pressure compensator 14 (LUDV pressure compensator) is provided which is acted upon in the opening direction by the pressure downstream of the metering orifice 8 and in the closing direction by the force of a control spring (not shown) and the highest load pressure of the consumers.
  • This load pressure is tapped via a load pressure signaling line 16 and reported in the spring chamber of the pressure compensator. Under certain circumstances, the control pen can be dispensed with.
  • each check valve 18, 20 by means of a pilot valve 22, 24 can be unlocked.
  • the axes of these pilot valves 22, 24 extend in the embodiment shown in Figure 1 perpendicular to the axis of the directional control valve 2 and the common axis of the two check valves 18, 20, wherein the axis of the pilot valves 22, 24, the axis of the associated directional control valve 18 and 20 crosses ,
  • the actuation of the pilot valves 22, 24 takes place in each case via a plunger 30, 32, which is axially displaceable over the valve spool 4.
  • two pressure / Nachsaugventile 26, 28 are used in the valve disc 1, which open a connection to the tank port T at a predetermined pressure at the consumer port A, B and in the case of a pressure medium undersupply, a suction of pressure medium allow the tank.
  • the two axes of the pressure / Nachsaugventile 26, 28 are within that range, by the common axis of the two check valves 18, 20, the axis of the directional control valve second as well as the two axes of the pilot valves 22, 24 is clamped.
  • Both the individual pressure compensator 14 and the check valves 18, 20, the pilot valves 22, 24 and the pressure / Nachsaugventile 26, 28 are inserted into valve holes of the valve disc 1, which from the outside, i. are drilled from the end faces (pressure compensator, pilot valves, check valves) or from the large area of the valve disc 1 forth (pressure / Vietnamesegventile) and are shut off after insertion of the respective valve body by screw plugs or the like.
  • FIG. 2 shows the directional control valve 2 of the valve disk 1.
  • the valve slide 4 has a multiplicity of annular grooves, by means of which it is subdivided into a central measuring diaphragm collar 34, two control collars 36, 38 arranged on both sides thereof, and two tank collars 40, 42 arranged laterally therefrom.
  • the two end portions 44, 46 protrude from the valve disc 1.
  • flanges are flanged to the valve disc, record the centering springs for the valve spool 4 or control elements.
  • the annular end faces of the two tank collars 40, 42 lying on the outside in FIG. 2 are each designed as inclined control surfaces 50, 52, against which the plunger 30 and 32 are not biased in the center position of the control slide.
  • the other two annular end faces of the tank collar 40, 42 are provided with control notches 54, 56.
  • 34 fine control notches 58, 60 open in the annular surfaces of the central Meßblendenbundes.
  • the pressure port P opens into a pressure chamber 62, which is formed by an annular groove of the axial bore 6.
  • the axial bore is still extended to a connecting space 64, two annular spaces 66, 68, two drainage spaces 70, 72 and two outer tank spaces 74, 76. Between the above-described spaces each remain webs, which cooperate with the control edges of the valve spool 4.
  • the connecting space 64 opens into a pressure compensator channel 78, which leads to the inlet of the individual pressure compensator 14.
  • the output of the individual pressure compensator is connected via two channels 80, 82 to the annular spaces 66, 68.
  • the two drainage spaces 70, 72 each open into a consumer channel 84, 86 which extends to the entrance of the check valves 18 and 20, respectively.
  • each of the two tank chambers 74, 76 opens a tank channel 88, 90 (see FIG. 1), which leads to the respective associated pressure / suction valve 26, 28.
  • FIG. 3 shows that part of the valve disk 1 in which the check valve 20 and the pilot valve 24 as well as a part of the individual pressure compensator 14 are accommodated.
  • the check valve 20 has a designed as a hollow piston locking piston 96 which is guided axially displaceably in a check valve bore 94. This is shut off with a screw plug 98, on which a spring 100 is supported, via which the locking piston 96 is biased against a valve seat 102.
  • the locking piston 96 is designed with a seat difference. In the blocking position shown, the connection between the consumer channel 86 and connected to the consumer port B working channel 104 is closed. This working channel 104 extends from the consumer port B to the pressure / Nachsaugventil 28th
  • a nozzle 106 is provided, via which a spring 100 receiving spring chamber 108 is connected to the working channel 104.
  • This spring chamber 108 can be relieved via the pilot valve 24 to the tank T out.
  • the pilot valve has a seat bushing 110 inserted into a bore 112.
  • a pilot seat 114 is formed, against which a valve body 116 is biased by means of a pilot spring 118. This is supported on a locking ring 120 inserted into the socket 110.
  • the bore 112 intersects the check valve bore 64, the valve bush 110 with the valve body 116 and the pilot control spring 118 being inserted into a region of the bore 112 which is disposed beyond the check valve bore 94 in the representation according to FIG.
  • the mouth region of the bore 112 remote from the valve sleeve 110 is shut off by a closure screw 112.
  • the axis of the bore 112 extends coaxially to the axis of the plunger 82, which is guided in a guide projection 124 of the valve disc 1.
  • the bore 112 opens into the tank space 76, so that the end portion of the plunger 32 located at the top in FIG. 3 can dip into the opening encompassed by the pilot seat 114 and can be brought into contact with the valve body 116.
  • the pressure compensator piston 126 is biased by an axial projection 128 against a wall of the pressure compensator channel 78 and has on the adjacent annular end face control notches 130, which form a control edge over which the connection between the pressure compensator channel 78 and the channels 80, 82 auf tortbar.
  • the pressure relief valve is a unit.
  • the compression spring presses on seat element 138 and disc 142, which is positively connected to 144 and 146.
  • the elements 144 and 146 are a part.
  • the tapered end of 146 is pulled by the compression spring to the internal seat 138.
  • the cone spring 200 pushes the assembled unit 138 into a seat in the housing.
  • FIG. 4 shows a sectional side view in the region of the pressure / after-suction valve 26.
  • the consumer connection A opens into a working channel 132.
  • This (corresponding to the working channel 104 of the working connection B) leads to a radial connection of the pressure / suction valve 18.
  • This is in a Used Nachsaugbohrung 134 through which the working channel 132 is connected to the tank channel 88.
  • a Nachsaugventilsitz 136 is formed, against which a Nachsaugkegel 138 is biased by a compression spring 140.
  • This is supported on a spring plate 142, which in turn is fastened to a piston rod 144 of a guided in the Nachsaugkegel 138 pressure limiting piston 146.
  • the piston rod 144 with the spring plate 142 is supported on a support screw 148, which is screwed from a large area of the valve disc 1 forth in the Nachsaugbohrung 134.
  • a seat for the pressure limiting piston 146 is provided, against which it is biased by the force of the compression spring 140.
  • the pressure in the spring chamber of the pressure / Vietnamesegventils 26 is reported via pressure holes 150 of the Nachsaugkegels 138 to the seat for the pressure limiting piston 146.
  • the structure according to the invention with a symmetrical in the representation of Figure 1 construction with respect to the axis of the individual pressure compensator 14 and with the intersecting axes of the check valve 18, 20 and the associated pilot valve 22, 24 and arranged perpendicular thereto pressure / Nachsaugventilen 26, 28 allows to combine all the hydraulic components required for LUDV control and leak-free support of a consumer in a minimum space.
  • valve spool 4 of the directional control valve 2 is moved to the right in the illustration according to FIG. 1 in order to return pressure medium via the consumer connection A to the consumer and from this via the consumer connection B to the tank T. Due to the axial displacement of the valve spool 4 to the right, a metering orifice cross-section is opened via the control notches 58 of the metering orifice collar 34, so that pressure medium can flow from the pressure chamber 62 into the pressure compensator channel 78.
  • the pressure compensator is brought into an open position with sufficient pump pressure by the effective pressure in the opening direction, so that the pressure medium via the channel 80 and the annular space 66 in the open Outflow space 70 can flow.
  • With sufficient pressure in the consumer channel 84 of the locking piston 96 of the check valve 18 is lifted against the force of the spring 100 of its valve seat 102, so that the pressure medium to the consumer A is promoted ,
  • the load pressure building up at the consumer is reported via the LS channel 16 into the spring chamber of the individual pressure compensator 14. This adjusts to a control position in which the pressure drop across the inlet orifice is kept constant.
  • a hydraulic control arrangement for load pressure-independent control of a consumer, with a Zulaufmessblende forming a directional control valve, an associated individual pressure compensator, each one the consumer connections associated shut-off valve, which is unlocked by a pilot valve and a Nachsaugventil, via which to avoid cavitation pressure medium from a tank is nachsaugbar.
  • the directional control valve and the check valves are arranged along two parallel axes, while the axes of the two pilot valves are arranged perpendicular to these two axes.
  • the suction valves are again perpendicular to the axes of the directional control valves, the check valves and the Nachsaugventile.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur lastdruckunabhängigen Ansteuerung eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Der Grundaufbau einer derartigen Steueranordnung ist beispielsweise aus der WO 95/32364 A1 bekannt. Bei diesem LUDV-System ist jedem Verbraucher eine verstellbare Zumessblende mit nachgeschalteter Druckwaage zugeordnet, wobei letztere den Druckabfall über der Zumessblende konstant hält, so dass die zu dem entsprechenden hydraulischen Verbraucher fließende Druckmittelmenge allein vom Öffnungsquerschnitt der Zumessblende und nicht vom Lastdruck des Verbrauchers oder vom Pumpendruck abhängt. Da beispielsweise bei mobilen Arbeitsgeräten eine Vielzahl derartiger Ventilanordnungen parallel geschaltet sind, wird durch die Druckwaagen des Systems erreicht, dass in dem Fall, in dem eine Hydropumpe des Systems bis zum maximalen Hubvolumen verstellt worden ist und der Druckmittelstrom nicht ausreicht, um den vorgegebenen Druckabfall über den Zumessblenden der jeweils einem Verbraucher zugeordneten Ventilanordnungen aufrecht zu erhalten, die Druckwaagen aller betätigten hydraulischen Verbraucher in Schließrichtung verstellt werden, so dass alle Druckmittelströme um den gleichen Prozentsatz verringert werden. Aufgrund dieser lastdruckunabhängigen Durchflussverteilung (LUDV) bewegen sich dann alle betätigten Verbraucher mit einer prozentual um den gleichen Wert verringerten Geschwindigkeit. Bei der bekannten Lösung kann es bei längerem Abstützen eines Verbrauchers vorkommen, dass dieser aufgrund einer Leckageströmung über das Wegeventil absinkt.
  • Dieser Nachteil wird bei einer Lösung gemäß dem Datenblatt RD 64 284/06.00 (Hydroventile für mobile Anwendungen) durch ein entsperrbares Rückschlagventil beseitigt, das in den Druckmittelströmungspfad zwischen dem Wegeventil und einem Verbraucheranschluss geschaltet ist und das dessen leckölfreie Absperrung gewährleistet. Bei dieser bekannten Lösung ist des weiteren noch ein Druck-/Nachsaugventil vorgesehen, über das der Verbraucher vor Überlast und vor Kavitationserscheinungen im Fall einer Unterversorgung des zugeordneten Verbraucheranschlusses mit Druckmittel geschützt ist.
  • Bei der aus der FR 2,756 349 bekannten Lösung ist jedem Verbraucheranschluss ein Nachsaugventil zugeordnet, das senkrecht zur Ebene einer die Ventilanordnung aufnehmenden Ventilscheibe verläuft. Dieser bekannten Lösung mangelt es allerdings an einem Sperrventil zur leckölfreien Absperrung des Verbrauchers.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zu schaffen, bei der alle für die Ansteuerung des Verbrauchers erforderlichen Bauelemente in kompakter Weise in einem Ventilgehäuseabschnitt, vorzugsweise einer Ventilscheibe zusammengefasst sind.
  • Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist die Steueranordnung vorzugsweise in eine Ventilscheibe integriert, wobei ein eine LUDV-Messblende ausbildendes Wegeventil sowie zwei jeweils einem Verbraucheranschluss zugeordnete Sperrventile in der Ventilscheibenebene liegen und zwei den beiden Sperrventilen jeweils zugeordnete Pilotventile derart eingebaut sind, dass ihre Achsen senkrecht zu den beiden Achsen des Wegeventils und der Sperrventile orientiert sind. Das einem Verbraucheranschluss zugeordnete Druck-/Nachsaugventil ist senkrecht zu den Achsen der vorbeschriebenen Ventilelemente, d.h. senkrecht zur Scheibenebene angeordnet. Eine Besonderheit der Erfindung besteht des weiteren darin, dass die senkrecht zur Achse des Wegeventils angeordneten Pilotventile mechanisch über einen von einem Ventilschieber des Wegeventils axial verschiebbaren Stößel betätigt werden, um die Sperrventile zu entsperren und einen Druckmittelablauf vom Verbraucher zu ermöglichen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine besondere Kompaktheit aus, wobei alle wesentlichen, bei einem LUDV-System erforderlichen Komponenten mit minimalem Bauraum aufgenommen sind.
  • Lösungen, bei denen eine Betätigung des Pilotventils mechanisch über den Ventilschieber des Wegeventils erfolgt, sind beispielsweise aus der DE 196 27 306 A1 oder der US 3,595,271 oder der US 3,125,120 als solches bekannt. Diese Druckschriften enthalten jedoch keinerlei Hinweis auf den erfindungsgemäßen, kompakten Aufbau einer Ventilscheibe für ein LUDV-System.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind das Wegeventil, die Sperrventile und die Pilotventile parallel zur Scheibenebene (Figur 1) und das Nachsaugventil senkrecht zur Scheibenebene angeordnet, so dass die Ventilscheibe aufgrund der einfachen Kanalführung mit minimalem Aufwand gefertigt werden kann.
  • Bei dieser Variante wird es bevorzugt, wenn auch die Achse der der Messblende des Wegeventils nachgeschalteten LUDV-Druckwaage in der Scheibenebene verläuft.
  • Bei einem besonders kompakt aufgebauten Ausführungsbeispiel wird die Achse der Individualdruckwaage mittig zwischen den Achsen der beiden Pilotventile angeordnet, so dass die Ventilscheibe einen nahezu achsensymmetrischen Aufbau aufweist.
  • Bei dieser Variante wird es bevorzugt, wenn die Achse der beiden Nachsaugventile in dem Bereich angeordnet ist, der durch die Achse der beiden Sperrventile, die beiden Achsen der Pilotventile und die Achse des Wegeventils umgriffen ist.
  • Zur Betätigung des Pilotventils weist der Ventilschieber des Wegeventils einen Betätigungsabschnitt auf, über den ein senkrecht zur Wegeventilachse geführter Stößel zum Aufsteuern des Pilotventils axial verschiebbar ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dieser Stößel in einem Abschnitt der Ventilscheibe oder des Ventilgehäuses geführt.
  • Bei einem besonders kompakten Ausführungsbeispiel kreuzt die Achse des Pilotventils die Achse des jeweils zugeordneten Sperrventils.
  • Der Einbau der Nachsaugventile ist besonders einfach, wenn im Bereich dieser Nachsaugventile zu den Verbraucheranschlüssen führende Arbeitskanäle in einer Ebene liegen, die versetzt zu einer einen Tankkanal enthaltenden Ebene der Ventilscheibe angeordnet sind.
  • Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Ventilscheibe mit der erfindungsgemäßen Steueranordnung;
    • Figur 2 eine Detaildarstellung eines Wegeventils der Ventilscheibe aus Figur 1;
    • Figur 3 eine Detaildarstellung eines Sperrventils, eines Pilotventils und einer Druckwaage des Wegeventils aus Figur 1 und
    • Figur 4 eine geschnittene Seitenansicht der Ventilscheibe aus Figur 1 mit einem Druck-/Nachsaugventil.
  • Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilscheibe 1 eines Steuerblocks eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Schaufelbaggers, wobei die Ventilelemente für jede Funktion (beispielsweise Fahrantrieb, Heben/Senken, Schaufel betätigen, etc.) jeweils in einer Ventilscheibe zusammengefasst sind. Die in Figur 1 dargestellte Ventilscheibe 1 hat zwei Verbraucheranschlüsse A, B sowie einen Druckanschluss P (nicht dargestellt), einen Tankanschluss T (nicht dargestellt) sowie mehrere Steueranschlüsse (unter anderem einen LS-Anschluss). In der Ventilscheibe 1 sind ein stetig verstellbares Wegeventil 2 mit einem Ventilschieber 4, der axial verschiebbar in einer die Ventilscheibe 1 in Querrichtung durchsetzenden Axialbohrung 6 geführt ist. Wie im folgenden noch näher erläutert wird, bildet der Ventilschieber 4 gemeinsam mit der Axialbohrung 6 einen Geschwindigkeitsteil, auch Zumessblende 8 genannt und zwei Richtungsteile 10, 12 aus, über die die Richtung der Druckmittelströmung vom und zu den Verbraucheranschlüssen A, B bestimmt ist.
  • Stromabwärts der Zumessblende ist eine Individualdruckwaage 14 (LUDV-Druckwaage) vorgesehen, die in Öffnungsrichtung von dem Druck stromabwärts der Messblende 8 und in Schließrichtung von der Kraft einer nicht dargestellten Regelfeder und dem höchsten Lastdruck der Verbraucher beaufschlagt ist. Dieser Lastdruck wird über eine Lastdruckmeldeleitung 16 abgegriffen und in den Federraum der Druckwaage gemeldet. Unter Umständen kann auch auf die Regelfeder verzichtet werden.
  • In der Ventilscheibe 1 sind des weiteren zwei jeweils einem Verbraucheranschluss A, B zugeordnete Sperrventile 18, 20 angeordnet, über die die Verbraucheranschlüsse A, B leckölfrei absperrbar sind. Zum Ermöglichen einer Rückströmung ist jedes Sperrventil 18, 20 mittels eines Pilotventils 22, 24 entsperrbar. Die Achsen dieser Pilotventile 22, 24 verlaufen bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Achse des Wegeventils 2 und der gemeinsamen Achse der beiden Sperrventile 18, 20, wobei die Achse der Pilotventile 22, 24 die Achse des zugeordneten Wegeventils 18 bzw. 20 kreuzt. Die Betätigung der Pilotventile 22, 24 erfolgt jeweils über einen Stößel 30, 32, der über den Ventilschieber 4 axial verschiebbar ist.
  • Senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1 sind in die Ventilscheibe 1 noch zwei Druck-/Nachsaugventile 26, 28 eingesetzt, die bei Überschreiten eines vorbestimmten Drucks am Verbraucheranschluss A, B eine Verbindung zum Tankanschluss T aufsteuern und die im Fall einer Druckmittelunterversorgung ein Nachsaugen von Druckmittel aus dem Tank ermöglichen. Gemäß Figur 1 liegen die beiden Achsen der Druck-/Nachsaugventile 26, 28 innerhalb desjenigen Bereiches, der durch die gemeinsame Achse der beiden Sperrventile 18, 20, die Achse des Wegeventils 2 sowie die beiden Achsen der Pilotventile 22, 24 aufgespannt ist.
  • Sowohl die Individualdruckwaage 14 als auch die Sperrventile 18, 20, die Pilotventile 22, 24 und die Druck-/Nachsaugventile 26, 28 sind in Ventilbohrungen der Ventilscheibe 1 eingesetzt, die von außen, d.h. von den Stirnflächen her (Druckwaage, Pilotventile, Sperrventile) oder von der Großfläche der Ventilscheibe 1 her (Druck-/Nachsaugventile) gebohrt sind und nach Einsetzen der jeweiligen Ventilkörper durch Verschlussschrauben oder ähnliches abgesperrt sind.
  • Weitere Einzelheiten der Ventilanordnung werden im folgenden anhand der Detaildarstellungen erläutert.
  • Figur 2 zeigt das Wegeventil 2 der Ventilscheibe 1.
  • Der Ventilschieber 4 hat eine Vielzahl von Ringnuten, durch die er in einen mittigen Messblendenbund 34, zwei beidseitig davon angeordnete Steuerbünde 36, 38 sowie zwei seitlich davon angeordnete Tankbünde 40, 42 unterteilt ist. Die beiden Endabschnitte 44, 46 ragen aus der Ventilscheibe 1 hervor. In diesem Bereich werden an die Ventilscheibe Gehäuse angeflanscht, die Zentrierfedern für den Ventilschieber 4 oder Ansteuerelemente aufnehmen.
  • Die in Figur 2 außen liegenden Ringstirnflächen der beiden Tankbünde 40, 42 sind jeweils als schräg angestellte Steuerflächen 50, 52 ausgebildet, gegen die der Stößel 30 bzw. 32 in Mittelstellung des Steuerschiebers nicht vorgespannt ist. Die beiden anderen Ringstirnflächen des Tankbundes 40, 42 sind mit Steuerkerben 54, 56 versehen. In ähnlicher Weise münden auch in den Ringflächen des mittigen Messblendenbundes 34 Feinsteuerkerben 58, 60.
  • Der nicht dargestellte Druckanschluss P mündet in einem Druckraum 62, der durch eine Ringnut der Axialbohrung 6 gebildet ist. Zusätzlich zu diesem Druckraum 62 ist die Axialbohrung noch zu einem Verbindungsraum 64, zwei Ringräumen 66, 68, zwei Ablaufräumen 70, 72 sowie zwei außen liegenden Tankräumen 74, 76 erweitert. Zwischen den vorbeschriebenen Räumen verbleiben jeweils Stege, die mit den Steuerkanten des Ventilschiebers 4 zusammenwirken.
  • Gemäß Figur 1 und Figur 2 mündet der Verbindungsraum 64 in einem Druckwaagenkanal 78, der zum Eingang der Individualdruckwaage 14 führt. Der Ausgang der Individualdruckwaage ist über zwei Kanäle 80, 82 mit den Ringräumen 66, 68 verbunden. Die beiden Ablaufräume 70, 72 münden jeweils in einen Verbraucherkanal 84, 86, der hin zum Eingang der Sperrventile 18 bzw. 20 verläuft.
  • In den beiden Tankräumen 74, 76 mündet jeweils ein Tankkanal 88, 90 (siehe Figur 1), der zum jeweils zugeordneten Druck-/Nachsaugventil 26, 28 führt.
  • In Figur 3 ist derjenige Teil der Ventilscheibe 1 dargestellt, in dem das Sperrventil 20 und das Pilotventil 24 sowie ein Teil der Individualdruckwaage 14 aufgenommen sind. Das Sperrventil 20 hat einen als Hohlkolben ausgeführten Sperrkolben 96, der axial verschiebbar in einer Sperrventilbohrung 94 geführt ist. Diese ist mit einer Verschlussschraube 98 abgesperrt, an der eine Feder 100 abgestützt ist, über die der Sperrkolben 96 gegen einen Ventilsitz 102 vorgespannt ist. Der Sperrkolben 96 ist mit einer Sitzdifferenz ausgeführt. In der dargestellten Sperrstellung ist die Verbindung zwischen dem Verbraucherkanal 86 und einem mit dem Verbraucheranschluss B verbundenen Arbeitskanal 104 geschlossen. Dieser Arbeitskanal 104 erstreckt sich vom Verbraucheranschluss B hin zum Druck-/Nachsaugventil 28.
  • Im Mantel des Sperrkolbens 96 ist eine Düse 106 vorgesehen, über die ein die Feder 100 aufnehmender Federraum 108 mit dem Arbeitskanal 104 verbunden ist. Dieser Federraum 108 kann über das Pilotventil 24 zum Tank T hin entlastet werden. Das Pilotventil hat eine Sitzbuchse 110, die in eine Bohrung 112 eingesetzt ist. In der Ventilbuchse 110 ist ein Vorsteuersitz 114 ausgebildet, gegen den ein Ventilkörper 116 mittels einer Vorsteuerfeder 118 vorgespannt ist. Diese stützt sich an einem in die Buchse 110 eingesetzten Sicherungsring 120 ab. Wie insbesondere Figur 3 entnehmbar ist, kreuzt die Bohrung 112 die Sperrventilbohrung 64, wobei in der Darstellung gemäß Figur 3 die Ventilbuchse 110 mit dem Ventilkörper 116 und der Vorsteuerfeder 118 in einen Bereich der Bohrung 112 eingesetzt ist, der jenseits der Sperrventilbohrung 94 angeordnet ist. Der von der Ventilbuchse 110 entfernte Mündungsbereich der Bohrung 112 ist durch eine Verschlussschraube 112 abgesperrt. Die Achse der Bohrung 112 verläuft koaxial zur Achse des Stößels 82, der in einem Führungsvorsprung 124 der Ventilscheibe 1 geführt ist. Die Bohrung 112 mündet im Tankraum 76, so dass der in Figur 3 oben liegende Endabschnitt des Stößels 32 in die vom Vorsteuersitz 114 umgriffene Öffnung eintauchen und in Anlage an den Ventilkörper 116 bringbar ist.
  • Der Druckwaagenkolben 126 ist mit einem Axialvorsprung 128 gegen eine Wandung des Druckwaagenkanals 78 vorgespannt und hat an der benachbarten Ringstirnfläche Steuerkerben 130, die eine Steuerkante ausbilden, über die die Verbindung zwischen dem Druckwaagenkanal 78 und den Kanälen 80, 82 aufsteuerbar ist.
  • Das Druckbegrenzungsventil ist eine Einheit. Die Druckfeder drückt auf Sitzelement 138 und Scheibe 142, welche formschlüssig mit 144 und 146 verbunden ist.
  • Die Elemente 144 und 146 sind ein Teil. Das keglige Ende von 146 wird von der Druckfeder auf den internen Sitz in 138 gezogen. Die Kegelfeder 200 drückt die gesmte Einheit 138 auf en Sitz im Gehäuse.
  • Figur 4 zeigt eine geschnittene Seitenansicht im Bereich des Druck-/Nachsaugventils 26. Der Verbraucheranschluss A mündet in einem Arbeitskanal 132. Dieser (entsprechend der Arbeitskanal 104 des Arbeitsanschlusses B) führt zu einem radialen Anschluss des Druck-/Nachsaugventils 18. Dieses ist in eine Nachsaugbohrung 134 eingesetzt, über die der Arbeitskanal 132 mit dem Tankkanal 88 verbindbar ist. Durch die Nachsaugbohrung 134 ist ein Nachsaugventilsitz 136 ausgebildet, gegen den ein Nachsaugkegel 138 über eine Druckfeder 140 vorgespannt ist. Diese ist an einem Federteller 142 abgestützt, der seinerseits an einer Kolbenstange 144 eines in dem Nachsaugkegel 138 geführten Druckbegrenzungskolben 146 befestigt ist. Die Kolbenstange 144 mit dem Federteller 142 ist an einer Stützschraube 148 abgestützt, die von einer Großfläche der Ventilscheibe 1 her in die Nachsaugbohrung 134 eingeschraubt ist. Im Nachsaugkegel 138 ist ein Sitz für den Druckbegrenzungskolben 146 vorgesehen, gegen den dieser durch die Kraft der Druckfeder 140 vorgespannt ist. Der Druck im Federraum des Druck-/Nachsaugventils 26 wird über Druckbohrungen 150 des Nachsaugkegels 138 zu dem Sitz für den Druckbegrenzungskolben 146 gemeldet. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Maximaldruckes im Arbeitskanal 132 hebt der Druckbegrenzungskolben 146 gegen die Kraft der Druckfeder 140 und gegen den auf den Druckbegrenzungskolben 146 wirkenden Druck im Tankkanal 88 nach links (Figur 4) vom Sitz ab, so dass Druckmittel vom Arbeitskanal 132 in den Tankkanal 88 abströmen kann - der Druck im Arbeitskanal 132 wird so auf den Maximalwert begrenzt. Bei einer Unterversorgung stellt sich im Tankkanal 88 ein höherer Druck als im Arbeitskanal 132 ein, so dass der Nachsaugkegel 138 gegen die Kraft der Druckfeder von seinem Nachsaugventilsitz 136 abheben kann, so dass Druckmittel vom Tank in den Arbeitskanal 132 nachströmen kann, eine hinreichende Druckmittelversorgung gewährleistet ist und eine Kavitation nicht auftreten kann.
  • Der erfindungsgemäße Aufbau mit einem in der Darstellung gemäß Figur 1 symmetrischen Aufbau bezüglich der Achse der Individualdruckwaage 14 und mit den sich kreuzenden Achsen des Sperrventils 18, 20 und des zugeordneten Pilotventils 22, 24 und den senkrecht dazu angeordneten Druck-/Nachsaugventilen 26, 28 ermöglicht es, alle für eine LUDV-Steuerung und leckagefreie Abstützung eines Verbrauchers erforderlichen hydraulischen Bauelemente auf minimalem Raum zusammenzufassen.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden kurz die Funktion der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 erläutert. Es sei angenommen, dass der Ventilschieber 4 des Wegeventils 2 in der Darstellung gemäß Figur 1 nach rechts bewegt wird, um Druckmittel über den Verbraucheranschluss A zum Verbraucher und von diesem über den Verbraucheranschluss B zum Tank T zurückzuführen. Durch die Axialverschiebung des Ventilschiebers 4 nach rechts wird über die Steuerkerben 58 des Messblendenbundes 34 ein Messblendenquerschnitt aufgesteuert, so dass Druckmittel vom Druckraum 62 in den Druckwaagenkanal 78 einströmen kann. Die Druckwaage wird bei hinreichendem Pumpendruck durch den in Öffnungsrichtung wirksamen Druck in eine Öffnungsstellung gebracht, so dass das Druckmittel über den Kanal 80 und den Ringraum 66 in den aufgesteuerten Ablaufraum 70 einströmen kann. Von diesem gelangt das Druckmittel über den Verbraucherkanal 84 zum Eingang des Sperrventils 18. Bei hinreichendem Druck im Verbraucherkanal 84 wird der Sperrkolben 96 des Sperrventils 18 gegen die Kraft der Feder 100 von seinem Ventilsitz 102 abgehoben, so dass das Druckmittel zum Verbraucher A hin gefördert wird. Der sich am Verbraucher aufbauende Lastdruck wird über den LS-Kanal 16 in den Federraum der Individualdruckwaage 14 gemeldet. Diese stellt sich in eine Regelposition ein, in der der Druckabfall über der Zulaufmessblende konstant gehalten ist.
  • Gleichzeitig wird durch die Axialverschiebung des Ventilschiebers 4 nach rechts der Stößel 32 über die Steuerfläche 52 in Axialrichtung nach oben (Ansicht nach Figur 1) verschoben, so dass der Ventilkörper 116 von seinem Vorsteuersitz 114 abgehoben wird und entsprechend der Federraum 108 des Sperrventils zum Tankraum 76 hin entlastet ist. Der Druck am Arbeitsanschluss B reicht dann aus, um den Sperrkolben 96 gegen die Kraft der Feder 100 von seinem Ventilsitz 102 abzuheben, so dass das Druckmittel vom Arbeitsanschluss B über den Verbraucherkanal 86 und den vom Tankbund 42 mit den Steuerkerben 56 aufgesteuerten Ablaufquerschnitt in den Tankraum 76 und von dort zum Tank hin abströmen kann.
  • In dem Fall, in dem eine ziehende Last auftritt (beispielsweise beim Auskippen oder beim Absenken einer Last) kann es vorkommen, dass zum Arbeitsanschluss A nicht genügend Druckmittel gefördert wird, so dass der Druck an diesem Anschluss unter den Druck im Ablauf absinkt. Mit anderen Worten, der Zulaufdruck sinkt unter den Tankdruck ab, so dass das Druck-/Nachsaugventil in der vorbeschriebenen Weise geöffnet und Druckmittel aus dem Tankkanal 88 in den Arbeitskanal 132 nachströmen kann.
  • Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur lastdruckunabhängigen Ansteuerung eines Verbrauchers, mit einem eine Zulaufmessblende ausbildenden Wegeventil, einer zugeordneten Individualdruckwaage, jeweils einem den Verbraucheranschlüssen zugeordneten Sperrventil, das mittels eines Pilotventils entsperrbar ist und mit einem Nachsaugventil, über das zur Vermeidung einer Kavitation Druckmittel aus einem Tank nachsaugbar ist. Erfindungsgemäß sind das Wegeventil und die Sperrventile entlang zwei parallelen Achsen angeordnet, während die Achsen der beiden Pilotventile senkrecht zu diesen beiden Achsen angeordnet sind. Die Nachsaugventile verlaufen wiederum senkrecht zu den Achsen der Wegeventile, der Sperrventile und der Nachsaugventile.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Ventilscheibe
    2
    Wegeventil
    4
    Ventilschieber
    6
    Axialbohrung
    8
    Zumessblende
    10
    Richtungsteil
    12
    Richtungsteil
    14
    Individualdruckwaage
    16
    LS-Kanal
    18
    Sperrventil
    20
    Sperrventil
    22
    Pilotventil
    24
    Pilotventil
    26
    Druck-/Nachsaugventil
    28
    Druck-/Nachsaugventil
    30
    Stößel
    32
    Stößel
    34
    Messblendenbund
    36
    Steuerbund
    38
    Steuerbund
    40
    Tankbund
    42
    Tankbund
    44
    Endabschnitt
    46
    Endabschnitt
    50
    Steuerfläche
    52
    Steuerfläche
    54
    Steuerkerbe
    56
    Steuerkerbe
    58
    Feinsteuerkerbe
    60
    Feinsteuerkerbe
    62
    Druckraum
    64
    Verbindungsraum
    66
    Ringraum
    68
    Ringraum
    70
    Ablaufraum
    72
    Ablaufraum
    74
    Tankraum
    76
    Tankraum
    78
    Druckwaagenkanal
    80
    Kanal
    82
    Kanal
    84
    Verbraucherkanal
    86
    Verbraucherkanal
    88
    Tankkanal
    90
    Tankkanal
    94
    Sperrventilbohrung
    96
    Sperrkolben
    98
    Verschlussschraube
    100
    Feder
    102
    Ventilsitz
    104
    Arbeitskanal
    106
    Düse
    108
    Federraum
    110
    Ventilbuchse
    112
    Bohrung
    114
    Vorsteuersitz
    116
    Ventilkörper
    118
    Vorsteuerfeder
    120
    Sicherungsring
    122
    Verschlussschraube
    124
    Führungsvorsprung
    126
    Druckwaagenkolben
    128
    Axialvorsprung
    130
    Steuerkerben
    132
    Arbeitskanal
    134
    Nachsaugbohrung
    136
    Nachsaugventilsitz
    138
    Nachsaugkegel
    140
    Druckfeder
    142
    Federteller
    144
    Kolbenstange
    146
    Druckbegrenzungskolben
    148
    Stützschraube
    150
    Druckbohrungen

Claims (10)

  1. Hydraulische Steueranordnung zur lastdruckunabhängigen Ansteuerung eines Verbrauchers, mit einem Gehäuseabschnitt, vorzugsweise einer Ventilscheibe (1), in der ein die Druckmittelströmung zum Verbraucher steuerndes, stetig verstellbares Wegeventil (2) aufgenommen ist, dem eine Individualdruckwaage (14) zugeordnet ist, und mit zumindest einem im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Wegeventil (2) und dem Verbraucher angeordneten Sperrventil (18, 20), das zum Ermöglichen einer Druckmittelströmung vom zugeordneten Verbraucheranschluss entsperrbar ist, und mit einem Nachsaugventil (26, 28), über das bei einer Unterversorgung des Verbrauchers Druckmittel aus dem Tank nachsaugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (18, 20) über ein Pilotventil (22, 24) vorgesteuert ist, dessen Achse senkrecht zur Achse des Wegeventils (2) und des achsparallel dazu angeordneten Sperrventils (18, 20) verläuft, wobei das Pilotventil (22, 24) mechanisch über einen Ventilschieber (4) des Wegeventils (2) aufsteuerbar ist und dass die Achse des Druckbegrenzungs- und Nachsaugventils (26, 28) senkrecht zu den Achsen des Wegeventils (2) und des Pilotventils (22, 24) verläuft.
  2. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Steueranordnung in einer Ventilscheibe (1) aufgenommen ist und das Wegeventil (2), zwei Sperrventile (18, 20) und Pilotventile (22, 24) in der Scheibenebene und die Druckbegrenzungs- und Nachsaugventile (26, 28) senkrecht zur Scheibenebene angeordnet sind.
  3. Steueranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Achse der Individualdruckwaage (14) senkrecht zur Wegeventilachse in der Scheibenebene angeordnet ist.
  4. Steueranordnung nach Patentanspruch 3, wobei die Achse der Individualdruckwaage (14) mittig zwischen den Achsen der beiden Pilotventile (22, 24) angeordnet ist.
  5. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Achse der Pilotventile (22, 24) die Achse des zugeordneten Sperrventils (18, 20) im Bereich eines Federraums (108) schneidet.
  6. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Achse der Druckbegrenzungs- und Nachsaugventile (26, 28) im Bereich zwischen einer gemeinsamen Achse der Sperrventile (18, 20) und der Achse des Wegeventils (2) liegt.
  7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Ventilschieber (4) eine Steuerfläche (50, 52) hat, über die ein senkrecht zur Wegeventilachse verlaufender Stößel (32) zum Aufsteuern des Pilotventils (22, 24) axial verschiebbar ist.
  8. Steueranordnung nach Patentanspruch 7, wobei der Stößel (30, 32) in der Ventilscheibe (1) geführt ist.
  9. Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 8, wobei das Sperrventil (18, 20) und das Pilotventil (22, 24) jeweils in sich kreuzenden Bohrungen (94, 112) aufgenommen sind, die an den Seitenflächen der Ventilscheibe (1) münden.
  10. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest im Bereich der Druckbegrenzungs- und Nachsaugventile (26, 28) zu den Verbraucheranschlüssen (A, B) führende Arbeitskanäle (104, 132) in einer Ebene der Ventilscheibe (1) liegen, die versetzt zu einer Tankkanäle (88, 90) enthaltenden Ebene angeordnet sind.
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