DE10045404A1 - Hydraulische Ventilanordnung - Google Patents

Abstract

Eine hydraulische Ventilanordnung weist ein Steuerventil (3) auf, das einen Motoranschluß (21) in einer ersten Betätigungsstellung (5) mit einem Pumpenanschluß und in einer zweiten Betätigungsstellung (6) mit einem Behälteranschluß verbindet sowie in einer Verriegelungsstellung (4) den Motoranschluß (21) vom Pumpen- und Behälteranschluß trennt. Es gibt ein Sperrventil (19), das zwischen das Steuerventil (3) und den Motoranschluß (21) geschaltet ist und die Motorleitung (22) in einen dem Steuerventil (3) zugeordneten ersten Abschnitt (23) und einen den Motoranschluß (21) zugeordneten zweiten Abschnitt (24) unterteilt. Für das Sperrventil (19) ist ein als Sitzventil ausgebildetes Druckentlastungsventil (20) vorgesehen. Dessen Betätigungselement (32) ist in Schließrichtung durch den Druck im ersten Abschnitt (23) und eine Feder (36) sowie in Öffnungsrichtung durch einen in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils (3) wirkenden konstanten Steuerdruck (V) belastbar. Das Betätigungselement (32) druckentlastet bei Betätigung eine in Sperrventil-Schließrichtung wirkende Federkammer (26) des Sperrventils (19) vom Druck zum ersten Abschnitt (23) hin. Das Druckentlastungsventil (20) weist einen gehäusefesten Sitz auf. Hierdurch wird die Regelgenauigkeit verbessert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Venti­ lanordnung mit einem Steuerventil, das einen Motoran­ schluß in einer ersten Betätigungsstellung mit einem Pumpenanschluß und in einer zweiten Betätigungsstellung mit einem Behälteranschluß verbindet, sowie in einer Verriegelungsstellung den Motoranschluß von Pumpen- und Behälteranschluß trennt, und mit einem Sperrventil, das zwischen das Steuerventil und den Motoranschluß ge­ schaltet ist und die Motorleitung in einen dem Steuer­ ventil zugeordneten ersten Abschnitt und einen dem Mo­ toranschluß zugeordneten zweiten Abschnitt unterteilt, wobei für das Sperrventil ein als Sitzventil ausgebil­ detes Druckentlastungsventil vorgesehen ist, dessen Be­ tätigungselement in Schließrichtung durch den Druck im ersten Abschnitt und eine Feder sowie in Öffnungsrich­ tung durch einen in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils wirkenden konstanten Steuerdruck belast­ bar ist und das bei Betätigung eine in Sperrventil- Schließrichtung wirkende Federkammer des Sperrventils zum ersten Abschnitt hin druckentlastet.

Eine solche von der Firma Bosch hergestellte Venti­ lanordnung ist von der Firma Deutz Fahr auf den Markt gebracht worden. Sie dient dazu, einen Motor in Hubrichtung durch Öldruck und in entgegengesetzter Richtung durch die Last zu verstellen. Hierbei erfolgt eine Regelung des Sperrventils derart, daß sich eine konstante Absenkgeschwindigkeit ergibt. Das Druckentla­ stungsventil ist im Sperrventil integriert, wobei der Sitz des Druckentlastungsventils in der Stirnwand des Kolbens des Sperrventils angeordnet ist. Zur Erzeugung des konstanten Steuerdrucks ist in unmittelbarer Nähe des Betätigungsgliedes des Druckentlastungsventils die Abzweigung eines zum Behälter führenden Kanals vor­ gesehen, der ein federbelastetes Rückschlagventil auf­ weist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrau­ lische Ventilanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die ein besseres Regelverhalten hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß daß das Druckentlastungsventil einen gehäusefesten Sitz aufweist.

Bei dieser Konstruktion ergibt sich eine stabilere Re­ gelung. Zum einen sind die Druckflächen von Druckentla­ stungsventil und Sperrventil völlig unabhängig vonein­ ander. Zum anderen muß das Betätigungsglied des Druckentlastungsventils nicht der lastabhängigen Bewe­ gung des Sperrventilkolbens folgen, so daß die Änderun­ gen der Federkraft der zum Betätigungsglied des Druckentlastungsventils gehörenden Feder geringer sind.

Günstig ist es, daß die Druckentlastungsventile Hubven­ tile mit kolbenförmigen Betätigungselementen und in Ge­ häusebohrungen eines die Sperrventile aufweisenden Mo­ duls untergebracht sind. Dies ergibt eine konstruktiv einfache Bauform.

Vorteilhaft ist es auch, daß der konstante Steuerdruck ein ständig erzeugter Systemdruck ist, der in Abhängig­ keit von der Stellung des Steuerventils zugeführt wird. Ein solcher Systemdruck, der vielfach schon aus anderen Gründen vorhanden ist, muß nicht erst aufgebaut werden, sondern steht praktisch sofort zur Verfügung. Außerdem vereinfacht dies den Aufbau, weil nicht jedes Ventil­ modul eine Konstantdruckquelle enthalten muß.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge­ sorgt, daß eine Systemdruckquelle durch den Ausgang ei­ nes vom Pumpendruck gespeistem Druckventils gebildet ist, das in Schließrichtung vom Ausgangsdruck und in Öffnungsrichtung vom Behälterdruck und einer Feder be­ lastet ist. Eine solche Systemdruckquelle liefert einen Systemdruck hoher Konstanz.

Eine solche Systemdruckquelle läßt sich auch in Verbin­ dung mit einer lastdruckgesteuerten Pumpe verwenden.

In Weiterbildung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß zur Betätigung eines Motors in beiden Richtungen ein zweiter Motoranschluß, ein zweites Sperrventil und ein zweites Druckentlastungsventil vorgesehen sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Sperrven­ tils mit zugehörigem Druckentlastungsventil und

Fig. 3 ein die Systemdruckquelle enthaltendes Schaltbild.

Zur Betätigung eines Motors 1, mit dem eine Last 2 ver­ stellt werden kann, ist ein Steuerventil 3 vorgesehen, das vier Stellungen einnehmen kann, nämlich eine Ver­ riegelungsstellung 4, in der der Motor arretiert ist, eine erste Betätigungsstellung 5, in der die Last in der einen Richtung bewegt wird, eine zweite Betäti­ gungsstellung 6, in der die Last in der anderen Rich­ tung bewegt wird, und eine Schwimmstellung 7, in der sich die Last unter dem Einfluß äußerer Kräfte frei be­ wegen kann.

Dem Steuerventil 3 ist ein Pumpenmodul 8 (Fig. 3) vor­ geschaltet, dem eine Pumpe 9 und ein Behälter 10 zuge­ ordnet ist. Es gibt einen Pumpendruck P führenden Pum­ penanschluß 11, einen Behälterdruck T führenden Behäl­ teranschluß 12, einen Steuerdruck V führenden Steuer­ druckanschluß 13 und einen Lastdruck LS führenden Lastdruckanschluß 14. Die Fördermenge der Pumpe 9 wird in Abhängigkeit vom Lastdruck LS gesteuert. Als Druckquelle 15 zur Erzeugung des Steuerdrucks V dient ein Druckregelventil 16, daß in Schließrichtung vom Ausgangsdruck und in Öffnungsrichtung vom Behälterdruck T und einer Feder 17 belastet ist. Diese Drücke P, T, V und LS stehen daher am Steuerventil 3 zur Verfügung.

Ein Sperrventilmodul 18 enthält in seinem Gehäuse zwei Sperrventile 19 und 19a und zwei zugehörige Druckentla­ stungsventile 20, 20a. Die Sperrventile sind zwischen das Steuerventil 3 und den Motor 1 geschaltet, so daß die beiden vom Steuerventil 3 zum Motoranschluß 21 bzw. 21a verlaufenden Motorleitungen 22, 22a in dem Steuer­ ventil zugewandte erste Abschnitte 23, 23a und dem Steuerventil 3 abgewandte Abschnitte 24, 24a unterteilt werden. Jedes Sperrventil besitzt einen Kolben 25, 25a und eine in einer Federkammer 26, 26a angeordnete Feder 27, 27a. Die Federkammer ist über eine Drossel 28, 28a mit dem zweiten Abschnitt 24, 24a der Motorleitung 22, 22a verbunden und kann über eine Leitung 29, 29a mit Hilfe des Druckentlastungsventils 20, 20a zum ersten Abschnitt 23, 23a der Motorleitung 22, 22a hin druc­ kentlastet werden. Zu diesem Zweck öffnet das Sperrven­ til 20, 20a zu einer ersten Kammer 30, 30a hin, die über einen kurzen Kanal 31, 31a mit dem ersten Ab­ schnitt 23, 23a der Motorleitung 22, 22a verbunden ist. Das Sperrventil 20, 20a besitzt ein kolbenförmiges Be­ tätigungsglied 32, 32a, das in einer Bohrung des Moduls 18 untergebracht ist und die erste Kammer 30, 30a von einer zweiten Kammer 33, 33a trennt, die über eine Steuerleitung 34, 34a mit dem Steuerdruck V versorgt werden kann, wobei die Steuerleitung mit einer Ablass­ drossel 35, 35a versehen ist. Außerdem befindet sich in der ersten Kammer 30, 30a eine Feder 36, 36a.

Wenn der Steuerdruck V durch Betätigen des Steuerven­ tils 3 in der zweiten Kammer 33, 33a wirksam gemacht wird, nimmt das in Fig. 2 vergrößert dargestellte Druckentlastungsventil 20 eine Lage ein, in der in der ersten Kammer 30 ein Druck herrscht, der gleich dem Steuerdruck V abzüglich der durch die Feder 36 hervor­ gerufenen Wirkung ist. Wenn der Steuerdruck 12 bar be­ trägt und die Federkraft 2 bar entspricht, herrscht in der ersten Kammer 30 ein Druck von 10 bar, was einem gleich großen Druckabfall an der rückflußseitigen Dros­ sel des Steuerventils 3 entspricht. Der Ventilsitz 37 des Sperrventils 19 unterteilt die Druckbelastungsflä­ che des Kolbens 25 in eine innere Fläche 38 und eine äußere Fläche 39. Wenn sich bei stärkerer Belastung der Last 2 ein höherer Druck im zweiten Abschnitt 24 der Motorleitung aufbaut, das Sperrventil demzufolge weiter geöffnet wird, erhöht sich der Druck in der ersten Kam­ mer 30. Das Druckentlastungsventil drosselt stärker. Der Druck in der Federkammer 26 steigt und führt den Kolben 25 dichter an den Sitz 37 heran. Insgesamt er­ gibt sich daher eine von der Größe der Last 2 unabhän­ gige Rückflußmenge pro Zeiteinheit.

Insgesamt ergeben sich die folgenden Betriebsweisen.

1. Verriegelungsfunktion

Das Steuerventil 3 nimmt die veranschaulichte Stel­ lung 4 ein, welche der Neutralstellung entspricht. Beide Leitungen 34, 34a, die zu den zweiten Kammer 33, 33a führen, sind von der Systemdruckquelle 15 abgetrennt und werden wegen der Ablassdrosseln 35, 35a auf Behälterdruck gehalten. Demzufolge sind die Druckentlastungsventile 20, 20a geschlossen. Da kei­ ne Druckentlastung der Federkammer 26, 26a erfolgt, schließt auch das Sperrventil 19, 19a dicht. Der Mo­ tor 1 hat eine feste Position. Die Leitungen des Lastdruckfühlsystems können hierbei mit dem Behälter 10 verbunden werden, wie dies an sich bekannt und gewünscht ist

2. Betätigungsfunktion

Dies entspricht der Stellung 5 oder 6 des Steuerven­ tils 3. In der Betätigungsstellung 5 drückt die zu­ geführte Druckflüssigkeit das Sperrventil 19 auf. Gleichzeitig wird das Druckentlastungsventil 20a ge­ öffnet, weil über die Leitung 34a Steuerdruck V zu­ geführt wird. Denn im Steuerventil 3 war eine ent­ sprechende Verbindung mit der Systemdruckquelle 15 hergestellt worden. Infolgedessen ist die Federkam­ mer 26a des Sperrventils 19a druckentlastet. Es kann daher unter dem Einfluß der rücklaufenden Druckflüs­ sigkeit ebenfalls öffnen, wobei jedoch ein vorbe­ stimmter Druck in der ersten Kammer 30a bzw. dem er­ sten Abschnitt 23a aufrechterhalten bleibt. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich in der Betätigungsstellung 6.

3. Schwimmfunktion

In der Schwimmstellung 7 werden beide Leitungen 34, 34a vom Steuerventil 3 an die Systemdruckquelle 15 angeschlossen, also mit Steuerdruck V versorgt. Hierdurch werden beide Druckentlastungsventile 20, 20a geöffnet. Beide Federkammern 26, 26a sind entla­ stet. Kleine Druckerhöhungen an einem der Motoran­ schlüsse 21, 21a reichen aus, um die Sperrventile 19, 19a zu öffnen. Der Motor kann sich daher frei in Abhängigkeit von seinen äußeren Belastungen verstel­ len.

Die Abhängigkeit des Steuerdrucks von der Stellung des Steuerventils kann auf vielfacher Weise verwirklicht werden. Statt der veranschaulichten Schaltstrecken am Schieber des Steuerventils 3 könnte auch ein gleichzei­ tig mit dem Steuerventil betätigter Schalter verwendet werden. Bei einem elektrisch betätigbarem Steuerventil kann das elektrische Signal auf den Steuerdruck Einfluß nehmen. Bei einem busgesteuerten Ventil können Bussignale zur Steuerung herangezogen werden.

Anstelle der lastdruckabhängig gesteuerten Pumpe kann auch eine Konstantpumpe verwendet werden.

Claims (6)

1. Hydraulische Ventilanordnung mit einem Steuerven­ til, das einen Motoranschluß in einer ersten Betä­ tigungsstellung mit einem Pumpenanschluß und in ei­ ner zweiten Betätigungsstellung mit einem Behäl­ teranschluß verbindet, sowie in einer Verriege­ lungsstellung den Motoranschluß von Pumpen- und Be­ hälteranschluß trennt, und mit einem Sperrventil, das zwischen das Steuerventil und den Motoranschluß geschaltet ist und die Motorleitung in einen dem Steuerventil zugeordneten ersten Abschnitt und ei­ nen dem Motoranschluß zugeordneten zweiten Ab­ schnitt unterteilt, wobei für das Sperrventil ein als Sitzventil ausgebildetes Druckentlastungsventil vorgesehen ist, dessen Betätigungselement in Schließrichtung durch den Druck im ersten Abschnitt und eine Feder sowie in Öffnungsrichtung durch ei­ nen in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerven­ tils wirkenden konstanten Steuerdruck belastbar ist und das bei Betätigung eine in Sperrventil-Schließ­ richtung wirkende Federkammer des Sperrventils zum ersten Abschnitt hin druckentlastet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckentlastungsventil (20, 20a) einen gehäusefesten Sitz aufweist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckentlastungsventile (20, 20a) Hubventile mit kolbenförmigen Betätigungselementen (32, 32a) und in Gehäusebohrungen eines die Sperr­ ventile aufweisenden Moduls (18) untergebracht sind.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der konstante Steuerdruck (V) ein ständig erzeugter Systemdruck ist, der in Abhängig­ keit von der Stellung des Steuerventils (3) zuge­ führt wird.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Systemdruckquelle (15) durch den Ausgang eines vom Pumpendruck gespeistem Druckven­ tils (16) gebildet ist, das in Schließrichtung vom Ausgangsdruck und in Öffnungsrichtung vom Behälter­ druck und einer Feder (17) belastet ist.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpe (9) lastdruckgesteuert ist.

6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung eines Motors (2) in beiden Richtungen ein zweiter Motor­ anschluß (21a), ein zweites Sperrventil (19a) und ein zweites Druckentlastungsventil (20a) vorgesehen sind.