DE102004011485B4

DE102004011485B4 - Hydraulische Ventileinrichtung

Info

Publication number: DE102004011485B4
Application number: DE200410011485
Authority: DE
Inventors: Thomas Bischof
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: DE102004011485A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventileinrichtung (1), die in einer von einem Steuerventil (3), mittels dem die Verbindung eines Verbrauchers (4) mit einer Pumpe (5) und einem Behälter (6) steuerbar ist, zu dem Verbraucher (4) geführten Druckmittelleitung (2a; 2b) angeordnet ist, wobei die Ventileinrichtung (1) mit einer in Zulaufrichtung von dem Steuerventil (3) zum Verbraucher (4) öffnenden Sperrventilfunktion und einer in Ablaufrichtung vom Verbraucher (4) zum Steuerventil (3) wirkenden Bremsventilfunktion versehen ist. Die Ventileinrichtung (1) weist einen Bremsventilkolben (10) auf, der mit einer einen Ventilsitz (23) bildenden Bohrung (21), insbesondere einer Längsbohrung, versehen ist, in der ein den Ventilsitz (23) steuerndes Sperrventilelement (24) längsverschiebbar gelagert ist, wobei das Sperrventilelement (24) von einer Feder (26) und dem am Verbraucher (4) anstehenden Lastdruck in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventileinrichtung, die in einer von einem Steuerventil, mittels dem die Verbindung eines Verbrauchers mit einer Pumpe und einem Behälter steuerbar ist, zu dem Verbraucher geführten Druckmittelleitung angeordnet ist, wobei die Ventileinrichtung mit einer in Zulaufrichtung von dem Steuerventil zum Verbraucher öffnenden Sperrventilfunktion und einer in Ablaufrichtung vom Verbraucher zum Steuerventil wirkenden Bremsventilfunktion versehen ist, wobei die Ventileinrichtung einen Bremsventilkolben aufweist, der mit einer einen Ventilsitz bildenden Bohrung, insbesondere einer Längsbohrung, versehen ist, in der ein den Ventilsitz steuerndes Sperrventilelement längsverschiebbar gelagert ist, wobei das Sperrventilelement von einer Feder und dem am Verbraucher anstehenden Lastdruck in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagbar ist.
Derartige Ventileinrichtungen, die eine Bremsventilfunktion und eine Sperrventilfunktion zur Umgehung der Bremsventilfunktion aufweisen, werden zur Steuerung von im offenen Kreislauf betriebenen Verbrauchern eingesetzt, die von positiven und negativen Lasten beaufschlagt sind, beispielsweise Fahrantriebe von Arbeitsmaschinen oder Neigeantriebe eines eine Last tragenden Hubmastes, insbesondere Neigeantriebe eines Hubmastes eines Flurförderzeugs. Bei einer positiven Last greift die Last am Verbraucher derart an, dass die Last der Bewegung des Verbrauchers entgegenwirkt. Bei einer negativen Last unterstützt die Last die Bewegung des Verbrauchers.
Bei gattungsgemäßen Ventileinrichtungen wird auf der Zulaufseite des Verbrauchers über die geöffnete Sperrventilfunktion eine Verbindung von dem Steuerventil und somit der Pumpe zum entsprechenden zulaufseitigen Verbraucheranschluss unter Umgehung der Bremsventilfunktion ermöglicht. Die Ablaufseite des Verbrauchers ist über die Bremsventilfunktion mit dem Steuerventil und somit dem Tank verbunden. Bei einer positiven Last am Verbraucher ist die Bremsventilfunktion in der Ablaufseite des Verbrauchers in eine Durchflussstellung aufgesteuert, um einen geringen Durchflusswiderstand auf der Ablaufseite zu erzielen. Bei einer negativen Last am Verbraucher wird die Bremsventilfunktion in der Ablaufseite des Verbrauchers in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt. Hierdurch wird auf der Ablaufseite des Verbrauchers ein Bremsdruck erzeugt, wodurch ein Voreilen des Verbrauchers vermieden und eine kontrollierte Steuerung der Bewegung des von einer negativen Last beaufschlagten Verbrauchers ermöglicht wird.
Eine gattungsähnliche Steuerventileinrichtung ist aus der DE 43 42 309 A1 bekannt. Die Bremsventilfunktion ist von einem Bremsventilkolben gebildet, der von einer Feder in Richtung einer die Verbindung vom Steuerventil zum Verbraucher absperrenden Sperrstellung und von dem an der anderen Druckmittelleitung anstehende Druck in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagt ist, wodurch die der Ablaufseite zugeordnete Bremsventilfunktion von dem an der Zulaufseite des Verbrauchers anstehenden Druck gesteuert ist. Parallel zu dem Bremsventilkolben ist ein in Richtung zum Verbraucher öffnendes, die Sperrventilfunktion bildendes Rückschlagventil angeordnet, über das auf der Zulaufseite des Verbrauchers Druckmittel von der Pumpe zum Verbraucher strömen kann.
Eine derartige Steuerventileinrichtung mit einer baulichen getrennten Anordnung der Bremsventilfunktion und der Sperrventilfunktion weist jedoch einen hohen Bauaufwand und Bauraumbedarf auf.
Zudem ist als weitere Anforderung an derartige Ventileinrichtungen die absolute Dichtigkeit der Druckmittelleitung gefordert, um bei nicht angesteuertem Verbraucher und somit einem im Stillstand befindlichen Verbraucher eine ungewollte Bewegung durch die Leckage an der Bremsventilfunktion zu vermeiden. Hierzu ist es bekannt, den Bremsventilkolben mit einer Kegelfläche zu versehen, der einen im Gehäuse ausgebildeten Ventilsitz ansteuert. Dieses von dem Bremsventilkolben und dem Gehäuse gebildete Sitzventil kann gleichzeitig die Sperrventilfunktion übernehmen, wodurch die Sperrventilfunktion in den Bremsventilkolben integriert ist. Bei derartigen Bauformen ist jedoch nachteilig, dass der Ventilsitz direkt im Gehäuse ausgebildet ist, wodurch sich ein weicher, verschleißanfälliger Ventilsitz ergibt, der im Betrieb der Ventileinrichtung zu Undichtigkeiten führen kann, wodurch eine absolute Dichtigkeit der Druckmittelleitung nicht sichergestellt werden kann. Zudem ist bei derartigen Bauformen, bei denen die Sitzventilfunktion in den Bremsventilkolben integriert ist, der Öffnungsdruck der Sitzventilfunktion und der Ansprechdruck der Bremsventilfunktion von derselben Feder bestimmt, die den Bremsventilkolben in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt. Eine geringe Federvorspannung ermöglicht geringe Leistungs- und Energieverluste für die Sitzventilfunktion auf der Zulaufseite, führt jedoch zu einer geringen Dichtigkeit der ablaufseitigen Bremsventilfunktion bei stillstehendem Verbraucher. Eine hohe Federvorspannung, die für eine sichere Abdichtung des stillstehenden Verbrauchers auf der Ablaufseite erforderlich ist, führt jedoch für die Sitzventilfunktion auf der Zulaufseite zu hohen Leistungs- und Energieverlusten.
Aus der EP 0 163 771 A2 ist eine Steuerventileinrichtung mit einer Sperrventilfunktion und einer Bremsventilfunktion bekannt. Die Steuerventileinrichtung umfasst eine Rückschlaghülse, die einen Ventilsitz im Gehäuse ansteuert. In der Rückschlaghülse ist ein Bremsventilkolben angeordnet, der einen weiteren Ventilsitz in der Rückschlaghülse ansteuert. In dem Bremsventilkolben ist zur Entlastung eines in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraums des Bremsventilkolbens ein Vorsteuerkugelventil angeordnet, die einen weiteren Ventilsitz im Bremsventilkolben ansteuert. In der Sperrventilfunktion wird die Rückschlaghülse entgegen einer Feder in eine Öffnungsstellung druckgesteuert aufgesteuert, in der der Ventilsitz zwischen dem Gehäuse und der Rückschlaghülse geöffnet wird. In der Sperrventilfunktion bei öffnender Rückschlaghülse bleibt der Bremsventilkolben in der Sperrstellung und wird über einen inneren Anschlag mitbewegt. Das Vorsteuerkugelventil bleibt in der Sperrventilfunktion ebenfalls geschlossen. In der Bremsventilfunktion wird mittels eines Ansteuerkolbens das Vorsteuerkugelventil in die Öffnungsstellung aufgesteuert, um den Steuerdruckraum zu entlasten. Mit dem Ansteuerkolben kann anschließend der Bremsventilkolben in die Öffnungsstellung betätigt werden, wobei Steuerschlitze an dem Bremsventilkolben den Durchflussquerschnitt in der Bremsventilfunktion steuern. In der Bremsventilfunktion bleibt die Rückschlaghülse in der Sperrstellung.
Eine gattungsgemäße Ventileinrichtung ist aus der DE 32 25 132 A1 bekannt, bei der in einem Bremsventilkolben eine Bohrung mit einem Ventilsitz ausgebildet ist, der von einem Rückschlagventil als Sperrventilelement angesteuert ist. In Zulaufrichtung von einem Steuerventil zu einem Verbraucher und somit in der Sperrventilfunktion strömt Druckmittel über die Bohrung und das geöffnete Rückschlagventil zu dem Verbraucher. Für die Bremsventilfunktion, in der in Ablaufrichtung Druckmittel von dem Verbraucher zu dem Steuerventil strömt, ist der Bremsventilkolben am Außenumfang mit einer Steuerkante und einem Drosselkonus versehen. Der Bremsventilkolben und somit die Öffnung und der Druckmittelstrom über die Steuerkante und den Drosselkonus in Ablaufrichtung in der Bremsventilfunktion wird in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an einem Differenzdruckventil gesteuert. In Ablaufrichtung bei der Bremsventilfunktion bleibt das Rückschlagventil in der Sperrstellung und sperrt den Ventilsitz im Inneren des Bremsventilkolbens ab.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Ventileinrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei geringem Bauaufwand eine hohe Dichtigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in Zulaufrichtung von dem Steuerventil zum Verbraucher und in Ablaufrichtung vom Verbraucher zum Steuerventil Druckmittel über den geöffneten Ventilsitz strömt und das Sperrventilelement an der dem Ventilsitz zugewandten Seite mit einer als Steuernut ausgebildeten Steuerausnehmung für die Bremsventilfunktion versehen ist. Durch die Ausbildung des Ventilsitzes für die Sperrventilfunktion in dem Bremsventilkolben kann auf einfache Weise ein harter, verschleißbeständiger und hoch beanspruchbarer Ventilsitz für die Bremsventilfunktion und die Sperrventilfunktion gebildet werden, wodurch im Betrieb der Ventileinrichtung eine sichere absolute Dichtigkeit des Verbrauchers erzielt wird. Zudem ergibt sich durch diese Integration des Sperrventilelements in den Bremsventilkolben ein geringer Bauaufwand und Bauraumbedarf für die Ventileinrichtung. Durch die Beaufschlagung des Sperrventilkolbens von dem Lastdruck des Verbrauchers wird zudem eine hohe Dichtigkeit bei still stehendem Verbraucher für die Bremsventilfunktion auf der Ablaufseite des Verbrauchers erzielt, wobei lediglich eine geringe Federvorspannung am Sperrventilelement erforderlich ist. Hierdurch wird für die Sperrventilfunktion auf der Zulaufseite des Verbrauchers ein geringer Leistungs- und Energieverlust erzielt. Das Sperrventilelement ist mit einer als Steuernut ausgebildeten Steuerausnehmung versehen. Mit einer derartigen an dem Sperrventilelement auf einfache Weise herzustellenden Steuerausnehmung kann der Strömungsquerschnitt der Bremsventilfunktion und somit die Ablaufseite des Verbrauchers auf einfache Weise gesteuert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Bremsventilkolben in einer Gehäusebohrung eines Gehäuses längsverschiebbar angeordnet, wobei der Bremsventilkolben von einer Feder in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagbar ist und eine von einem Ansteuersignal beaufschlagbare, in Richtung einer Durchflussstellung wirkende Ansteuerfläche aufweist. Durch diese Bauweise kann das Ansprechverhalten der Bremsventilfunktion von einer den Bremsventilkolben beaufschlagenden Feder bestimmt werden und der Bremsventilkolben auf einfache Weise gegenüber der Gehäusebohrung abgedichtet werden, wodurch sich eine hohe Dichtigkeit des Verbrauchers ergibt.
Eine einfache Bauweise der Ventileinrichtung ergibt sich, wenn an der Gehäusebohrung ein mit dem zum Steuerventil geführten Abschnitt der Druckmittelleitung in Verbindung stehender Steuerdruckraum und ein mit dem Ansteuersignal beaufschlagbarer Ansteuerdruckraum ausgebildet ist, wobei an der Gehäusebohrung ein Anschluss, insbesondere eine Ringnut, für den mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung ausgebildet ist.
Sofern in dem Steuerdruckraum die Feder angeordnet ist, ergibt sich ein geringer Bauaufwand und Bauraumbedarf.
Mit besonderem Vorteil ist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung die den Ventilsitz bildende Bohrung des Bremsventilkolbens zu einer Stirnseite des Bremsventilkolbens geöffnet, die mit dem Steuerdruckraum in Verbindung steht, und ist diese Bohrung über eine Querverbindung, zumindest eine Querbohrung, mit dem Anschluss für den mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung verbindbar. Durch diese Ausgestaltung der Bohrung kann auf einfache Weise eine Verbindung von dem Steuerdruckraum und somit dem Steuerventil zu dem mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Anschluss hergestellt werden.
Zweckmäßigerweise ist in der Bohrung des Bremsventilkolbens ein das Sperrventilelement in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagender Steuerdruckraum ausgebildet ist, in dem die Feder angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein einfacher Aufbau des Bremsventilkolbens mit dem integrierten Sperrventilelement.
Mit besonderem Vorteil ist in dem Sperrventilelement eine Steuerdruckbohrung ausgebildet, die an den Steuerdruckraum angeschlossen ist und mit der Querverbindung des Bremsventilkolbens in Verbindung steht. Mit einer derartigen Steuerdruckbohrung kann mit geringem Bauaufwand eine Beaufschlagung des in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraums des Sperrventilelements durch den Lastdrucks des Verbrauchers erzielt werden.
Zweckmäßigerweise ist die Bohrung des Bremsventilkolbens im Bereich des Steuerdruckraums des Sperrventilelements von einem Verschlusselement, insbesondere einer Verschlussschraube, verschließbar.
Vorteile ergeben sich, wenn das Verschlusselement in dem Ansteuerdruckraum angeordnet ist und die Ansteuerfläche bildet. Hierdurch kann auf einfache Weise eine entsprechende von dem Ansteuersignal beaufschlagbare Ansteuerfläche für den Bremsventilkolben gebildet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an einem Gehäuseabsatz der den Bremsventilkolben aufnehmenden Gehäusebohrung und/oder an einer den Ansteuerdruckraum verschließenden Verschlusseinrichtung, insbesondere einer Verschlussschraube, ein Anschlag für die Bremsventilkolben ausgebildet. Hierdurch kann auf einfache Weise bei einer Beaufschlagung des Bremsventilkolbens durch die Feder und bei einer Beaufschlagung des Bremsventilkolbens durch das Ansteuersignal ein Anschlag für den Bremsventilkolben gebildet werden und somit das Öffnen der Sperrventilfunktion sichergestellt bzw. der maximale Strömungsquerschnitt der Bremsventilfunktion festgelegt werden.
Zweckmäßigerweise ist hierbei das Verschlusselement mit dem Anschlag in Wirkverbindung bringbar.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein gehäusefestes Anschlagelement für das Sperrventilelement vorgesehen ist. Hierdurch kann bei einer Betätigung des Bremsventilkolbens das Sperrventilelement mit geringem Bauaufwand relativ zum Bremsventilkolben festgesetzt werden und durch eine Beaufschlagung des Bremsventilkolbens der Ventilsitz aufgesteuert werden.
Sofern das Sperrventilelement bei einer Beaufschlagung des Bremsventilkolbens von dem Ansteuersignal mit dem Anschlagelement in Wirkverbindung bringbar ist, kann bei einer Beaufschlagung des Bremsventilkolbens durch das Ansteuersignal das Sperrventilelement durch das Anschlagelement relativ zum Bremsventilkolben festgesetzt werden und somit durch Ansteuern des Ventilsitzes die Bremsventilfunktion erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Anschlagelement als Anschlagstift ausgebildet, der sich in die das Sperrventilelement aufnehmende Bohrung des Bremsventilkolbens erstreckt. Bei einer Betätigung des Bremsventilkolbens durch das Ansteuersignal kann mit einem derartigen Anschlagstift das Sperrventilelement auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand relativ zum Bremsventilkolben festgesetzt werden.
Sofern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Anschlagelement an einem den ersten Steuerdruckraum verschließenden Verschlussmittel, insbesondere einer Verschlussschraube, angeordnet oder einstückig ausgebildet ist, ergibt sich ein geringer Bauaufwand für das Anschlagelement.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschlussmittel und/oder das Anschlagelement mit einer Aufnahme für die Feder versehen ist. Die in dem Steuerdruckraum angeordnete, den Bremsventilkolben beaufschlagende Feder kann hierdurch auf einfache Weise in dem Steuerdruckraum zentriert werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Bremsventilkolben mittels eines ersten an der Gehäusebohrung angeordneten Dichtungselements, insbesondere eines Dichtringes, gegenüber dem Steuerdruckraum und dem Anschluss für den mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung abgedichtet ist. Mit einem in der Gehäusebohrung bzw. im Bremsventilkolben zwischen dem Steuerdruckraum und dem Anschluss angeordneten Dichtring kann auf einfache Weise der Bremsventilkolben abgedichtet und ein Leckagestrom von dem Anschluss und somit dem Verbraucher zum Steuerdruckraum vermieden werden.
Sofern der Bremsventilkolben mittels eines zweiten an der Gehäusebohrung angeordneten Dichtungselements, insbesondere eines Dichtringes, gegenüber dem Ansteuerdruckraum und dem Anschluss für den mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung abgedichtet ist, kann mit geringem Aufwand ein Leckagestrom von dem Anschluss zu dem Ansteuerdruckraum vermieden werden. Die Dichtungselemente können hierbei in der Gehäusebohrung oder im Bremsventilkolben angeordnet sein.
Durch diese den Bremsventilkolben gegenüber der Gehäusebohrung abdichtenden Dichtringe und den von dem Sperrventilelement angesteuerten Ventilsitz im Bremsventilkolben kann somit auf einfache Weise eine hohe Dichtigkeit erzielt werden und bei stillstehendem Verbraucher eine ungewollte Bewegung durch die Leckage an der Bremsventilfunktion sicher vermieden werden.
Mit besonderem Vorteil ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Ventileinrichtung in dem Gehäuse des Steuerventils angeordnet ist. Durch die Integration des Ventilsitzes in den Bremsventilkolben ergibt sich eine einfache Herstellung der Gehäusebohrung mit einem geringen Bauraumbedarf für den Bremsventilkolben, wodurch die Ventileinrichtung bevorzugt in dem Gehäuse des Steuerventils ausgebildet werden kann und somit der Bremsventilkolben in das Gehäuse des Steuerventils integriert werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 1 in einem Längsschnitt. Die Ventileinrichtung 1 ist in einer Druckmittelleitung 2a angeordnet, die von dem Ausgang eines Steuerventils 3 zu einem beispielsweise als doppeltwirkenden Hydraulikzylinder ausgebildeten Verbraucher 4 geführt ist. Die Druckmittelleitung 2a steht beispielsweise mit dem kolbenseitigen Druckraum des Verbrauchers in Verbindung. Der stangenseitige Druckraum des Verbrauchers 4 steht mittels einer weiteren Druckmittelleitung 2b unter Zwischenschaltung einer nicht mehr gezeigten weiteren erfindungsgemäßen Ventileinrichtung mit dem zweiten Ausgang des Steuerventils 3 in Verbindung. Mittels des Steuerventils 3 ist die Verbindung der Druckmittelleitungen 2a, 2b mit einer Pumpe 5 bzw. einem Behälter 6 steuerbar. Der Verbraucher 4 ist hierbei beispielsweise als Neigezylinder eines Hubmastes eines Flurförderzeugs ausgebildet.
Zudem kann der Verbraucher als rotatorischer Verbraucher, beispielsweise als Fahrmotor einer Arbeitsmaschine oder als Drehwerksmotors eines Baggers, ausgebildet sein.
Die Ventileinrichtung 1 weist einen Bremsventilkolben 10 auf, der in einer Gehäusebohrung 11 eines Gehäuses 12 längsverschiebbar angeordnet ist. Das Gehäuse 12 kann als separates Gehäuse oder als Gehäuse des Steuerventils 3 ausgebildet sein, so dass die Ventileinrichtung 1 in das Gehäuse des Steuerventils 3 integriert ist. An der Gehäusebohrung 11 ist ein Steuerdruckraum 13 ausgebildet, der an den mit einem Steuerventil 3 in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung 2a angeschlossen ist. Benachbart zu dem Steuerdruckraum 13 ist an der Gehäusebohrung 11 ein als Ringnut ausgebildeter Anschluss 14 ausgebildet, der über einen Kanal mit dem zu dem Verbraucher 4 geführten Abschnitt der Druckmittelleitung 2a in Verbindung steht. Benachbart zu dem Anschluss 14 ist an der Gehäusebohrung 11 ein Ansteuerdruckraum 15 ausgebildet, an den mittels eines Steuerdruckkanals 16 ein Ansteuersignal geführt werden kann. Als Ansteuersignal kann hierbei der in der Druckmittelleitung 2b anstehenden Druck verwendet werden.
Die Gehäusebohrung 11 ist im Bereich des Steuerdruckraums 13 mittels eines Verschlussmittels 17, beispielsweise einer Verschlussschraube, verschlossen. Im Bereich des Ansteuerdruckraums 15 ist die Gehäusebohrung 11 ebenfalls mittels einer beispielsweise als Verschlussschraube ausgebildeten Verschlusseinrichtung 18 abgeschlossen.
Zur Abdichtung des Bremsventilkolbens 10 gegenüber der Gehäusebohrung 11 ist zwischen dem Steuerdruckraum 13 und dem Anschluss 14 ein erstes Dichtungselement 19 und zwischen dem Ansteuerdruckraum 15 und dem Anschluss 14 ein zweites Dichtungselement 20 angeordnet. Die Dichtungselemente 19, 20 können hierbei beispielsweise als Dichtringe ausgebildet sein, die in nutförmigen Ausnehmungen der Gehäusebohrung 11 angeordnet sind. Zudem können die Dichtungselemente 19, 20 am Bremsventilkolben 10 angeordnet sein.
Der Bremsventilkolben 10 ist mit einer als Längsbohrung ausgebildeten Bohrung 21 versehen, die sich durch den Bremsventilkolben 10 erstreckt. Von der Bohrung 21 zweigt im Bereich des Anschlusses 14 eine Querverbindung 22 ab. Die Querverbindung 22 kann hierbei von einer oder mehreren Querbohrungen gebildet sein. In der Bohrung 21 ist zwischen der Querverbindung 22 und der an der dem Steuerdruckraum 13 zugewandten stirnseitigen Öffnung ein kegelförmiger Ventilsitz 23 ausgebildet. Innerhalb der Bohrung 21 ist ein den Ventilsitz 23 ansteuerndes Sperrventilelement 24 angeordnet. Das Sperrventilelement 24 ist im Bereich der dem Ventilsitz 23 zugewandten Seite ebenfalls mit einer Kegelfläche versehen, an der eine Steuerausnehmung 25, beispielsweise eine Steuernut, ausgebildet ist.
Das Sperrventilelement 24 ist mittels einer Feder 26 in Richtung des Ventilsitzes 23 und somit in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagbar. Die Feder 26 ist hierbei in einem Steuerdruckraum 27 angeordnet, der von der Bohrung 21 und einem die Bohrung 21 abschließenden Verschlusselement 28, beispielsweise einer Verschlussschraube, begrenzt ist. Der Steuerdruckraum 27 ist weiterhin von dem am Verbraucher 4 anstehenden Lastdruck beaufschlagbar. Hierzu ist das Sperrventilelement 24 mit einer Steuerdruckbohrung 29 versehen, die von einer Längsbohrung, die mit dem Steuerdruckraum 27 in Verbindung steht, und einer mit der Längsbohrung in Verbindung stehende Querbohrung gebildet ist, die am Sperrventilelement 24 im Bereich der Querverbindung 22 des Bremsventilkolbens 10 angeordnet ist.
Das die Bohrung 21 verschließenden Verschlusselement 28 erstreckt sich hierbei in den Ansteuerdruckraum 15 und bildet eine den Bremsventilkolben 10 beaufschlagende Ansteuerfläche 30. Ein Gehäuseabsatz 35 der Gehäusebohrung 11 bildet bei einer Beaufschlagung durch das Ansteuersignal einen mit dem Verschlusselement 28 In Wirkverbindung bringbaren Anschlag für den Bremsventilkolben 10. Entgegen dem im Ansteuerdruckraum 15 anstehenden Ansteuersignal ist der Bremsventilkoben 10 von einer Feder 31 beaufschlagt, die in dem Steuerdruckraum 13 angeordnet ist. Die Verschlusseinrichtung 18 bildet hierbei einen Anschlag für den Bremsventilkolben 10.
An dem Verschlussmittel 17 ist ein als Anschlagstift ausgebildetes, gehäusefestes Anschlagelement 32 ausgebildet, das sich von dem Steuerdruckraum 13 in die Bohrung 21 des Bremsventilkolbens 10 erstreckt und mit der in Richtung zu einer in Öffnungsrichtung wirkenden stirnflächenseitigen Steuerfläche 33 des Sperrventilelements 24 in Wirkverbindung bringbar ist.
Das Anschlagelement 32 ist weiterhin mit einer Aufnahme 34, beispielsweise einem Wellenbund, zur Aufnahme und Zentrierung der Feder 31 versehen.
Bei in der Sperrstellung befindlichem Steuerventil 3 und somit bei still stehendem Verbraucher 4 ist der Ansteuerdruckraum 15 der Ventileinrichtung 1 entlastet. Der Bremsventilkolben 10 wird somit von der Feder 31 in die in der Figur dargestellte Stellung beaufschlagt, in der der Bremsventilkolben 10 über das Verschlusselement 28 an der den Anschlag bildenden Verschlusseinrichtung 18 anliegt. Das Sperrventilelement 24 ist von der schwachen Feder 26 und dem über die Steuerdruckbohrung 29 im Steuerdruckraum 21 anstehenden Lastdruck des Verbrauchers in Richtung des Ventilsitzes 23 und somit in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt. Über die Dichtungselemente 19, 20 ist der Bremsventilkolben 10 abgedichtet, so dass Leckage vom Anschluss 14 in den Ansteuerdruckraum 15 bzw. den Steuerdruckraum 13 vermieden wird. Der still stehende Verbraucher 4 wird somit mit hoher Dichtigkeit der Ventileinrichtung 1 sicher abgesperrt, wodurch eine ungewollte Bewegung des Verbrauchers 4 vermieden wird.
Bei einer Anordnung der Ventileinrichtung 1 in der Zulaufseite des Verbrauchers 4, beispielsweise bei in Richtung der linken Schaltstellung ausgelenktem Steuerventil 3, wobei die Druckmittelleitung 2a mit der Pumpe 5 in Verbindung steht und die Pumpe 5 Druckmittel zum Verbraucher 4 fördert, wird das Sperrventilelement 24 in die Öffnungsstellung beaufschlagt, sobald der im Steuerdruckraum 13 und somit der an der stirnseitigen Steuerfläche 33 des Bremsventilkolbens 10 anstehende Förderdruck der Pumpe 5 die geringe Vorspannung der Feder 26 und den im Steuerdruckraum 27 anstehenden Lastdruck des Verbrauchers 4 übersteigt. Druckmittel kann somit von der Pumpe 5 und die geöffnete Sperrventilfunktion mit geringen Energie- und Leistungsverlusten zum Verbraucher 4 strömen.
Bei in der Ablaufseite des Verbrauchers 4 angeordneter Ventileinrichtung 1, beispielsweise bei in Richtung der rechten Schaltstellung ausgelenktem Steuerventil 3, wobei die Druckmittelleitung 2a mit dem Behälter 6 verbunden ist, ist der Steuerdruckraum 13 zum Behälter 6 entlastet. Der Bremsventilkolben 10 wird durch das im Ansteuerdruckraum 15 und somit das an der Ansteuerfläche 30 anstehende Ansteuersignal, beispielsweise den Druck in der zulaufseitigen Druckmittelleitung 2b, nach in der Figur links entgegen der Feder 31 beaufschlagt, bis das Sperrventilelement 24 mittels der Steuerfläche 33 in Anlage an das Anschlagelement 32 gelangt. Sobald das im Ansteuerdruckraum 15 an der Ansteuerfläche 30 anstehende Ansteuersignal den Wert der Federn 26 und 31 sowie den im Steuerdruckraum 27 an der entsprechenden Steuerfläche des Sperrventilelements 24 anstehenden Lastdruck des Verbrauchers 4 übersteigt, wird der Bremsventilkolben 10 weiter nach in der Figur links beaufschlagt. Da hierbei das Sperrventilelement 24 an dem Anschlagelement 32 gehalten wird, wird der Bremsventilkolben 10 relativ zum Sperrventilelement 24 in Richtung einer Öffnungsstellung des Ventilsitz 23 beaufschlagt, wodurch Druckmittel vom Verbraucher 4 zum Behälter 6 abströmen kann. Die Querverbindungen 22 sowie die Steuerausnehmung 25 am Sperrventilelement 24 ermöglichen hierbei die Steuerung des Durchflussquerschnitts der Bremsventilfunktion.

Claims

Hydraulische Ventileinrichtung (1), die in einer von einem Steuerventil (3), mittels dem die Verbindung eines Verbrauchers (4) mit einer Pumpe (5) und einem Behälter (6) steuerbar ist, zu dem Verbraucher (4) geführten Druckmittelleitung (2a) angeordnet ist, wobei die Ventileinrichtung (1) mit einer in Zulaufrichtung von dem Steuerventil (3) zum Verbraucher (4) öffnenden Sperrventilfunktion und einer in Ablaufrichtung vom Verbraucher (4) zum Steuerventil (3) wirkenden Bremsventilfunktion versehen ist, wobei die Ventileinrichtung (1) einen Bremsventilkolben (10) aufweist, der mit einer einen Ventilsitz (23) bildenden Bohrung (21) versehen ist, in der ein den Ventilsitz (23) steuerndes Sperrventilelement (24) längsverschiebbar gelagert ist, wobei das Sperrventilelement (24) von einer Feder (26) und dem am Verbraucher (4) anstehenden Lastdruck in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Zulaufrichtung von dem Steuerventil (3) zum Verbraucher (4) und in Ablaufrichtung vom Verbraucher (4) zum Steuerventil (3) Druckmittel über den geöffneten Ventilsitz (23) strömt und das Sperrventilelement (24) an der dem Ventilsitz (23) zugewandten Seite mit einer als Steuernut ausgebildeten Steuerausnehmung (25) für die Bremsventilfunktion versehen ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsventilkolben (10) in einer Gehäusebohrung (11) eines Gehäuses (12) längsverschiebbar angeordnet ist, wobei der Bremsventilkolben (10) von einer Feder (31) in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagbar ist und eine von einem Ansteuersignal beaufschlagbare, in Richtung einer Durchflussstellung wirkende Ansteuerfläche (30) aufweist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gehäusebohrung (11) ein mit dem zum Steuerventil (3) geführten Abschnitt der Druckmittelleitung (2a) in Verbindung stehender Steuerdruckraum (13) und ein von dem Ansteuersignal beaufschlagbarer Ansteuerdruckraum (15) ausgebildet ist, wobei an der Gehäusebohrung (11) ein Anschluss (14), insbesondere eine Ringnut, für den mit dem Verbraucher (4) in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung (2a) ausgebildet ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuerdruckraum (13) die Feder (31) angeordnet ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ventilsitz (23) bildende Bohrung (21) des Bremsventilkolbens (10) zu einer Stirnseite des Bremsventilkolbens (10) geöffnet ist, die mit dem Steuerdruckraum (13) in Verbindung steht, und über eine Querverbindung (22), zumindest eine Querbohrung, mit dem Anschluss (14) für den mit dem Verbraucher (4) in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung (2a) verbindbar ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (21) des Bremsventilkolbens (10) ein das Sperrventilelement (24) in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagender Steuerdruckraum (27) ausgebildet ist, in dem die Feder (26) angeordnet ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sperrventilelement (24) eine Steuerdruckbohrung (29) ausgebildet ist, die an den Steuerdruckraum (27) angeschlossen ist und mit der Querverbindung (22) des Bremsventilkolbens (10) in Verbindung steht.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (21) des Bremsventilkolbens (10) im Bereich des Steuerdruckraums (27) des Sperrventilelements (24) von einem Verschlusselement (28), insbesondere einer Verschlussschraube, verschließbar ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (28) in dem Ansteuerdruckraum (15) angeordnet ist und die Ansteuerfläche (30) bildet.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuseabsatz (35) der den Bremsventilkolben (10) aufnehmenden Gehäusebohrung (11) und/oder an einer den Ansteuerdruckraum (15) verschließenden Verschlusseinrichtung (18), insbesondere einer Verschlussschraube, ein Anschlag für den Bremsventilkolben (10) ausgebildet ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (28) mit dem Anschlag in Wirkverbindung bringbar ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein gehäusefestes Anschlagelement (32) für das Sperrventilelement (24) vorgesehen ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventilelement (24) bei einer Beaufschlagung des Bremsventilkolbens (10) von dem Ansteuersignal mit dem Anschlagelement (32) in Wirkverbindung bringbar ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (32) als Anschlagstift ausgebildet ist, der sich in die das Sperrventilelement (24) aufnehmende Bohrung (21) des Bremsventilkolbens (10) erstreckt.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (32) an einem den Steuerdruckraum (13) verschließenden Verschlussmittel (17), insbesondere einer Verschlussschraube, angeordnet oder einstückig ausgebildet ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (17) und/oder das Anschlagelement (32) mit einer Aufnahme für die Feder (31) versehen ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsventilkolben (10) mittels eines ersten an der Gehäusebohrung (11) angeordneten Dichtungselements (19), insbesondere eines Dichtringes, gegenüber dem Steuerdruckraum (13) und dem Anschluss (14) für den mit dem Verbraucher (4) in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung (2a) abgedichtet ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsventilkolben (10) mittels eines zweiten an der Gehäusebohrung (11) angeordneten Dichtungselements (20), insbesondere eines Dichtringes, gegenüber dem Ansteuerdruckraum (15) und dem Anschluss (14) für den mit dem Verbraucher (4) in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung (2a) abgedichtet ist.
Hydraulische Ventileinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (1) in dem Gehäuse des Steuerventils (3) angeordnet ist.