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Die
Erfindung betrifft ein Wegeventil mit zwei in einer Schieberbohrung
geführten
koaxial zueinander angeordneten Ventilschiebern gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und eine mit einem derartigen Wegeventil ausgeführte LS-Steueranordnung.
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Insbesondere
in der Mobilhydraulik werden häufig
Wegeventile mit vier Schieberstellungen benötigt, wobei neben einer Neutralstellung,
in der ein Druckanschluss und zwei Arbeitsanschlüsse abgesperrt sind und einer
Schwimmstellung, in der die beiden Arbeitsanschlüsse mit einem Tankanschluss
verbunden sind noch zwei weitere Arbeitspositionen vom Wegeventil
eingenommen werden müssen,
bei denen einmal ein Arbeitsanschluss mit dem Druckanschluss und
der andere Arbeitsanschluss mit dem Rücklaufanschluss und in den
anderen Positionen entsprechend der erstgenannte Arbeitsanschluss
mit dem Tankanschluss und der weitere Arbeitsanschluss mit dem Druckanschluss
verbunden ist.
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Derartige
herkömmliche
Wegeventile werden mit einem Hauptschieber ausgeführt, wobei
die Steuerfunktionen in den weg dieses Schiebers gelegt werden.
Dies hat einige Nachteile, da beispielsweise zum Erreichen der Schwimmstellung
eine Arbeitsstellung vollständig überfahren
werden muss. Der dafür
erforderliche große
Schieberhub führt
zu einem relativ langem Schieber und damit zu einem entsprechend
langem Ventilgehäuse.
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Bei
einer elektrohydraulischen Betätigung wird
die häufig
für eine
längere
Zeit eingestellte Schwimmstellung in der Endposition des Schiebers angesteuert.
Dies erfor dert, dass der Ventilschieber mit einem ständigen hohem
Steuerdruck beaufschlagt ist, so dass entsprechend auch ein hoher elektrischer
Eingangsstrom gehalten werden muss. Des weiteren wird die Auflösung für den Schieberhub in
seinen Arbeitsstellungen gemindert, da ein Teil des Steuerdruckbereichs
für die
Schwimmstellung benötigt
wird.
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Zur
Beseitigung zumindest einiger dieser Nachteile sind aus dem Stand
der Technik Wegeventile mit zwei Ventilschiebern bekannt, die in
einer gemeinsamen Ventilgehäusebohrung
aufgenommen sind. Die
EP
1 500 825 A2 der Anmelderin offenbart beispielsweise eine
Lösung,
bei der die beiden Ventilschieber über eine Zentralfeder voneinander
beabstandet sind, wobei der maximale Abstand zwischen den beiden
Ventilschiebern durch eine Zugstange oder dergleichen begrenzt ist.
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Ähnliche
Lösungen
sind in der
EP 0 114
470 B1 und der
EP
0 573 191 B1 offenbart, bei denen das Wegeventil ebenfalls
mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ventilschiebern ausgeführt ist,
zwischen denen eine Feder vorgesehen ist.
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Derartige
Lösungen
sind vergleichsweise aufwendig, da die Feder in geeigneter Weise
aufgenommen werden muss. Nachteilig bei den in der
EP 0 114 470 B1 und der
EP 0 573 191 B1 gezeigten
Lösungen
ist des Weiteren, dass die Verstellung der Ventilschieber mittels
Elektromagneten und davon betätigter
Stößel erfolgt,
so dass der vorrichtungstechnische Aufwand weiter erhöht ist.
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In
der WO 02/075162 A1 ist in 10 ein Wegeventil
mit zwei koaxialen Ventilschiebern offenbart, bei denen die beiden
Ventilschieber unmittelbar ohne dazwischen geschaltete Feder angeordnet sind.
Die Betätigung
erfolgt jedoch auch mittels Elektromagneten. 12 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei
dem die Betätigung
hydraulisch erfolgt, dazu ist den rückwärtigen Steuerflächen der
beiden Ventilschieber jeweils ein Antriebskolben zugeordnet, der mit
zwei Steuerflächen
ausgeführt
ist, deren Flächen mit
dem Verhältnis
1:2 ausgeführt
sind. In der Grundposition wird die kleinere Fläche entsprechend mit dem doppelten
Steuerdruck beaufschlagt. Das Verschieben erfolgt, in dem der auf
eine der Steuerflächen
lastende Steuerdruck abgesenkt oder erniedrigt ist. Nachteilig bei
dieser Lösung
ist, dass die mit dem Ventilschieber fest verbundenen Antriebskolben
vergleichsweise aufwendig ausgebildet sind und dass für die Axialverschiebung
der Ventilschieber in die Arbeitspositionen nur der halbe Steuerdruck
zur Verfügung
steht, so dass entsprechend die Auflösung gering ist.
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Dem
gegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil sowie eine
damit ausgeführte
LS-Steueranordnung zu schaffen, die einfach und kompakt ausgeführt ist
und eine exakte Verschiebung der Ventilschieber in vorbestimmte
Arbeitspositionen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Wegeventils durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der LS-Steueranordnung durch
die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist das
Wegeventil mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ventilschiebern
ausgebildet, die direkt, d. h., ohne Zwischenschaltung einer Feder
oder einer Zugstange oder dergleichen miteinander in Anlage bringbar
sind. Die benachbarten Stirnflächen
der Ventilschieber lassen sich mit dem gleichen Steuerdruck wie
rückwärtige Steuerflächen beaufschlagen,
deren Wirkfläche
jedoch kleiner als diejenige der Stirnflächen ist. Durch Anlegen dieses
Steuerdrucks können
die beiden Ventilschieber entsprechend auseinander gefahren werden,
um sehr schnell und exakt eine vorbestimmte Schieberstellung, beispielsweise
eine Schwimmstellung einzunehmen. Dementsprechend sind bei der erfindungsgemäßen Lösung weder
direkt am Ventilschieber angreifende elektrische Komponenten (beispielsweise
Stößel eines
Elektromagnets) zur Verschiebung erforderlich, noch muss zwischen
den beiden Ventilschiebern ein Bauelement vorgesehen werden, um
den Hub zu begrenzen. Die Verstellung in die vorbestimmte Schieberposition
erfolgt aufgrund der Flächendifferenz,
wobei die Stirnflächen und
die Steuerflächen
mit dem gleichen Steuerdruck beaufschlagt sind, so dass die Kanalführung gegenüber den
herkömmlichen
Lösungen
wesentlich vereinfacht ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird diese Flächendifferenz
durch Kölbchen
ausgebildet, die in die rückwärtigen Endabschnitte
der Ventilschieber eintauchen und die sich am Gehäuse abstützen. Diese
Kölbchen
begrenzten mit dem jeweiligen Ventilschieber einen Kolbenraum, der
mit dem Steuerdruck beaufschlagt ist.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel werden
in kinematischer Umkehr zur Bildung der Flächendifferenz die Endabschnitte
der Ventilschieber radial zurückgesetzt
und tauchen jeweils in eine Kappe ein, wobei die Zapfenstirnflächen die
Steuerflächen
mit verringertem Querschnitt bilden. Eine derartige Konstruktion
ist per se aus der
DE
3732445 A1 (
5) bekannt.
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Die
Vorspannung der beiden Ventilschieber in ihre Grundposition erfolgt
beispielsweise über
zwei jeweils in einem Federraum aufgenommene Zentrierfedern, die
jeweils an einem rückwärtigen Endabschnitt
der Ventilschieber angreifen. Der die Zentrierfeder aufnehmende
Federraum ist tankdruckbeaufschlagt. Jeder vom Ventilschieber und
Kölbchen begrenzte
Kolbenraum ist vorzugsweise über
zumindest einen Manteldurchbruch mit einem den Steuerdruck führenden
Steuerraum der Ventilbohrung verbunden und nach einer Verschiebung
mit Tankdruck beaufschlagbar.
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Der
Aufbau des Wegeventils ist besonders einfach, wenn dieser Manteldurchbruch
nach der Verschiebung der Ventilschieber den Kolbenraum mit dem
Federraum verbindet.
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Erfindungsgemäß wird es
bevorzugt, wenn in der Ventilbohrung zwei den Tank- oder Rücklaufdruck
führende
Tankkammern außenliegend
angeordnet sind, so dass zwei mit einem Druckanschluss verbundene
Druckkammern, sowie zwei mit jeweils einem Arbeitsanschluss verbundene
Arbeitskammern und eine zentrale, mit dem Steuerdruck beaufschlagte
Zentralsteuerkammer sowie ggf. weitere Steuerkammern zwischen den
Tankkammern angeordnet sind.
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Der
Zentralsteuerraum ist in der Grundposition über ein inverses Wechselventil
mit den Kolbenräumen
der Ventilschieber verbunden, so dass im Zentralsteuerraum stets
der niedrigere der Steuerdrücke
anliegt.
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Die
hydraulische Ansteuerung des Wegeventils erfolgt vorzugsweise durch
zwei proportional wirkende Druckreduzierventile, über die
die Steuerflächen
der beiden Ventilschieber mit dem Steuerdruck beaufschlagbar sind
und die in ihrer Grundstellung die Steuerflächen mit Tankdruck verbinden
und somit entlasten.
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Die
LS-Steueranordnung wird vorzugsweise mit einer Individualdruckwaage
ausgeführt
und zumindest einem Arbeitsanschluss ein Sperrblock zugeordnet.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Schaltschema einer erfindungsgemäßen LS-Steueranordnung;
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2 eine
konkrete Ausführung
der LS-Steueranordnung gemäß 1 in
Neutralstellung;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
der Ventilschieber des Wegeventils aus 2;
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4 die
Ausführung
gemäß 2 in
einer Arbeitsstellung;
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5 die
Ausführung
gemäß 2 in
einer Schwimmstellung und
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6 ein
weiteres konkretes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen LS-Steueranordnung.
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1 zeigt
ein Schaltschema einer Ventilscheibe eines LS-Mobilsteuerblocks, über den
hydraulische Verbraucher eines Traktors ansteuerbar sind. Die Ventilscheibe 1 hat
zwei Arbeitsanschlüsse A,
B, die beispielsweise zu den beiden Druckkammern eines Hydraulikzylinders
führen,
einen Druckanschluss P, zwei Ablauf- oder Tankanschlüsse R1 und
R2, einen LS-Anschluss LS, einen Steuerdruckanschluss PX sowie
einen Steuerrücklaufanschluss RX. Der Grundaufbau derartiger LS-Steueranordnungen
bei Anwendungen in der Mobilhydraulik ist im Wesentlichen gleich,
sie enthalten ein proportional verstellbares Wegeventil 2,
das einen Geschwindigkeitsteil und einen Richtungsteil zur Einstellung
des Druckmittelvolumenstroms zum bzw. vom Verbraucher enthält. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Wegeventil 2 mit zwei Ventilschiebern 4, 6 ausgeführt, die
in einer gemeinsamen Ventilbohrung koaxial zueinander aufgenommen
sind und über eine
Zentrierfederanordnung mit einer rechten Zentrierfeder 8 und
einer linken Zentrierfeder 10 in die dargestellte Grundposition
vorgespannt sind, in der die beiden Ventilschieber 4, 6 stirnseitig
aneinander anliegen. Die Betätigung
der Ventilschieberanordnung erfolgt über zwei elektrisch betätigbare Druckreduzierventile 12, 14,
deren Eingangsanschluss P mit dem Steuerdruckanschluss PX, an dem ein relativ hoher Eingangssteuerdruck
anliegt und deren Tankanschluss T mit dem Steuerrücklaufanschluss
RX verbunden ist. Der Ausgangsanschluss A
der Druckreduzierventile 12, 14 ist mit der Steuerseite
des jeweils zugeordneten Ventilschiebers 4 bzw. 6 verbunden.
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Der
Geschwindigkeitsteil des Wegeventils 2 wird jeweils durch
eine durch Steuerkanten der Ventilschieber 4, 6 gebildete
Zumessblenden 16, 18 gebildet, denen eine Individualdruckwaage 20 vorgeschaltet
ist. Diese ist im Sinne einer Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts durch die
Kraft einer Druckwaagenfeder 22 und dem Lastdruck des zugeordneten
Verbrauchers beaufschlagt, der über
einen LS-Kanal 26 an der in Öffnungsrichtung wirksamen Steuerfläche der
Druckwaage 20 anliegt. Der Lastdruck der über die
anderen Ventilscheiben des LS-Mobildrucks angesteuerten Verbraucher
wird über
den Steueranschluss YW an den Eingang eines Wechselventils 24 angelegt
und mit dem Lastdruck des an die Ventilscheibe angeschlossenen Verbrauchers
verglichen, der größte Lastdruck
wird dann am LS-Anschluss abgegriffen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der größere der
Lastdrücke an
den Arbeitsanschlüssen
A, B über
ein weiteres Wechselventil 28 abgegriffen, an dessen Ausgang der
LS-Kanal 26 angeschlossen ist. In Schließrichtung
ist die Druckwaage 20 von dem Druck im Druckmittelströmungspfad
zwischen der Druckwaage 20 und dem Wegeventil 2 beaufschlagt.
Die Druckwaage 20 hält
in ihrer Regelposition den Druckabfall über der eingestellten Zumessblende 16 lastdruckunabhängig konstant.
Wie bei derartigen LS-Steueranordnungen üblich, wird der höchste Lastdruck
aller vom Mobilsteuerblock angesteuerten Verbraucher zu einem Pumpenregler
einer Verstellpumpe oder zur Bypassdruckwaage einer Konstantpumpe
geführt,
wodurch der Pumpendruck in einer Pumpenleitung so eingestellt wird,
dass er stets um ein vorbestimmtes Δp oberhalb dieses maximalen
Lastdrucks liegt.
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Zum
Einstellen einer Schwimmstellung können die beiden Ventilschieber 4, 6 aus
der dargestellten Grundposition gegen die Kraft der Zentrierfedern 8, 10 nach
außen
bewegt werden. Dazu ragen die aufeinander zuweisenden Stirnflächen der
Ventilschieber 4, 6 in eine gemeinsame Zentraldruckkammer 30,
die mit dem Ausgangsdruck der Druckreduzierventile 12 oder 14 beaufschlagbar
ist. Für
den Fall, dass diese Druckreduzierventile 12, 14 auf
unterschiedliche Steuerdrücke
eingestellt sind, wird über
ein inverses Wechselventil 32 der kleinere dieser Steuerdrücke abgegriffen
und zu der an den Ausgang dieses inversen Wechselventils 32 angeschlossenen
Zentralsteuerdruckkammer 30 weitergeleitet. Wenn beide
Druckreduzierventile 12, 14 auf den gleichen Steuerdruck
eingestellt sind, liegt dieser Steuerdruck auch in der Zentralsteuerdruckkammer 30 an.
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Im
Druckmittelströmungspfad
zwischen dem Wegeventil und dem zugeordneten Arbeitsanschlüssen A,
B ist jeweils ein Sperrblock
34,
36 vorgesehen, deren
Aufbau anhand
2 näher erläutert ist. Derartige Sperrblöcke
34,
36 lassen
eine Druckmittelströmung
zum zugeordneten Arbeitsanschluss A, B zu. Um eine Druckmittelrückströmung vom
Verbraucher zu ermöglichen,
kann der Sperrblock
34,
36 mittels eines Aufstoßkolbens
entriegelt werden. Bei ziehenden Lasten wirkt dieser Sperrblock
34,
36 dann als Druckwaage,
die es ermöglicht
mit der über
das Wegeventil aufgesteuerten Ablaufmessblende
38,
40 eine
lastdruckunabhängige
Druckmittelsteuerung durchzuführen. Über das
weitere Wechselventil
28 wird im Falle einer ziehenden
Last der dann größere Druck
auf der Ablaufseite abgegriffen und in den LS-Kanal
26 gemeldet,
so dass eine hinreichende Druckmittelversorgung auch im Falle einer
ziehenden Last gewährleistet
ist und Kavitationen verhindert werden können. Weitere Einzelheiten
hierzu können
der
DE 103 21 914
A1 der Anmelderin entnommen werden.
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Der
Verlauf der in 1 dargestellten Steuer- und
Druckmittelkanäle
wird anhand des konkreten Ausführungsbeispiels
in 2 erläutert.
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2 zeigt
eine konkrete Ausführungsform der
Ventilscheibe 1 eines Mobilsteuerblocks. Diese Ventilscheibe 1 wird
in Querrichtung von einer Ventilbohrung 42 durchsetzt,
in der die beiden Ventilschieber 4, 6 axial verschiebbar
geführt
sind. Die beiden Ventilschieber werden über die Zentrierfedern 8, 10 in
eine Anlageposition vorgespannt, in der die Stirnflächen 44, 46 der
Ventilschieber 4, 6 aneinander anliegen. Die Zentrierfedern 8, 10 sind
an die Ventilbohrung 42 axial abschließenden Federkappen 48, 50 abgestützt, die
jeweils einen Federraum begrenzen, in dem stets der Tank- oder Rücklaufdruck
anliegt, der über
den in 2 an den Federraum angrenzenden, nur im Querschnitt
dargestellten Kanal abgegriffen wird.
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In
jedem in den Federraum eintauchenden Endabschnitt der Ventilschieber 4, 6 ist
ein Kolbenraum 52 bzw. 54 ausgebildet, wobei der
Kolbenraum des Ventilschiebers 6 lediglich gestrichelt
angedeutet ist. In die Kolbenräume 52, 54 ist
jeweils ein Kölbchen 56, 58 eingesetzt,
die mit einem aus dem Ventilschieber 4, 6 hervorstehenden
Endabschnitt an dem Boden der Federkappe 48 bzw. 50 abgestützt sind.
Die Kölbchen 56, 58 schließen die
beiden Kolbenräume 52, 54 in
Axialrichtung druckmitteldicht ab. Die Bodenflächen jedes Kolbenraums 52, 54 bilden jeweils
eine Steuerfläche 60, 62 deren
Wirkfläche
geringer ist als die Querschnittsfläche der Stirnfläche 44, 46 des
jeweiligen Ventilschiebers 4 bzw. 6. In die beiden
Kolbenräume 52, 54 münden jeweils
axial beabstandete Mantelbohrungen 64, 66 bzw. 68, 70 ein, auf
deren Funktion noch im Folgenden eingegangen wird. Anstelle dieser
Mantelbohrungen 64, 66; 67, 70 könnte jeweils
auch ein Langloch vorgesehen werden. Sie sollen von den Kölbchen 56, 58 nicht überdeckt
werden.
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Anstelle
durch die Kölbchen 56, 58 können die
mit geringerer Wirkflächen
ausgeführten
Steuerflächen 60, 62 in
kinematischer Umkehr auch gebildet werden, in dem die Endabschnitte
der Ventilschieber 4, 6 zapfenförmig zurückgestuft
und in Kappen eintauchen, so dass durch jeweils eine Kappe und einen
Endabschnitt ein von der Steuerfläche 60, 62 begrenzter
Raum gebildet ist, der über
Kanäle
in Ventilschieber 4, 6 mit dem Steuerdruck oder
mit Tankdruck beaufschlagbar ist.
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In
der Ventilbohrung sind in der Darstellung gemäß den 2 und 3 von
außen
nach innen zwei außenliegende
Tankkammern 72, 74, zwei Arbeitskammern 76, 78,
zwei Zulaufkammern 80, 82, zwei Steuerdruckkammern 84, 86,
zwei innen davon angeordnete Steuerkammern 88, 90 und
die mittige Zentralsteuerkammer 92 ausgebildet. Die beiden Tankkammern 72, 74 sind über nicht
dargestellte Kanäle
mit den Federräumen
und den beiden Rücklaufanschlüssen R1,
R2 (1) der Ventilscheibe 1 verbunden. Die
beiden innen davon angeordneten Arbeitskammern 76, 78 führen über einen
Vorlaufkanal 94 zum Arbeitsanschluss A bzw. über einen
Rücklaufkanal 96 zum
Arbeitsanschluss B. Die beiden Zulaufkammern 80, 82 sind über einen
Zulaufkanal 98 miteinander verbunden, in den der Ausgang
der Individualdruckwaage 20 einmündet, deren Eingang über eine
Druckwaageneingangskammer 100 mit dem Druckanschluss P
(1) der Ventilscheibe 1 verbunden ist.
Ein die Druckwaagenfeder 22 aufnehmender Federraum 102 der
Druckwaage 20 ist über den
LS-Kanal 26 an den Ausgang des Wechselventils 24 angeschlossen
und weiter zum Ausgang des weiteren Wechselventils 28 geführt, dessen
beiden Eingänge über einen
etwa U-förmigen
Verbindungskanal 104 mit der Arbeitskammer 76 bzw. 78 verbunden
sind.
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Wie
in 2 angedeutet, sind die Eingangsanschlüsse P der
beiden Druckreduzierventile 12, 14 mit dem Steuerdruckanschluss
PX und deren Tankanschlüsse T mit Steuerrücklaufanschluss
RX verbunden. Die beiden Ausgangsanschlüsse A sind über Vorsteuerkanäle 106, 108 zu
den Eingängen
des inversen Wechselventils 32 geführt, dessen Ausgang mit der
Zentralsteuerkammer 92 verbunden ist.
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Wie
insbesondere der vergrößerten Darstellung
der beiden Ventilschieber 4, 6 gemäß 3 entnehmbar
ist, sind an diesen von außen
nach innen Tanksteuerkanten 110, 112, Zulaufsteuerkanten 114, 116,
Steuerkanten 118, 120 sowie weitere Steuerkanten 158, 159 ausgebildet,
die jeweils von Umfangskanten eines Kolbenbundes gebildet sind.
Wie weiter 3 entnehmbar ist, münden die
Mantelbohrungen 64, 68 in den Vorsteuerkanal 106 bzw. 108 ein,
die beiden anderen Mantelbohrungen 66, 70 sind in
der Grundposition überdeckt.
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Die
beiden Sperrblöcke 34, 36 sind
gemäß 2 in
den Vorlaufkanal 94 bzw. den Rücklaufkanal 96 eingesetzt.
Sie haben einen mit einer Vorsteueröffnung ausgeführten Schließkörper 122 bzw. 124, der
jeweils von einer Schließfeder 126, 128 gegen
einen Ventilsitz 130, 132 vorgespannt ist. In
jedem Ventilkörper 122, 124 ist
ein Vorsteuerventilkörper 134, 136 aufgenommen
und gegen einen weiteren Vorsteuerventilsitz vorgespannt. Jeder
Vorsteuerventilkörper 134, 136 lässt sich
mittels eines Aufstoßkolbens 138, 140 von
seinem Vorsteuerventilsitz abheben, indem an seine Kolbenfläche 142, 144 ein
Steuerdruck angelegt ist. Dazu begrenzt die Kolbenfläche 142, 144 einen
Druckraum, der über
Steuerkanalabschnitte 146, 148 mit den beiden
Steuerkammern 88, 90 verbunden ist, die über die
weiteren Steuerkanten 158, 159 mit der Zentralsteuerkammer 92 verbunden sind.
Ein Federraum 150, 152 des Sperrblocks 34, 36 ist über einen
kurzen Kanalabschnitt mit dem Vorsteuerkanal 106, 108 verbunden.
Der Federraum 150, 152 ist des Weiteren mit dem
Arbeitsanschluss A, B verbunden.
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In
der in den 1 bis 3 dargestellten Grundposition
(Neutralstellung) des Wegeventils 2 strömt das Druckmittel über die
Individualdruckwaage 20 zu und steht im Zulaufkanal 98 an.
Die beiden Druckreduzierventile 12, 14 sind unbestromt,
so dass die beiden Vorsteuerkanäle 106, 108 zum
Rücklaufanschluss
RX hin entlastet sind. Entsprechend sind auch
die beiden Kolbenflächen 142, 144 der
Aufstoßkolben 138, 140 zum
Rücklaufanschluss
RX hin entlastet. Die beiden Schieber 4, 6 nehmen
aufgrund der Vorspannung der Zentrierfedern 8, 10 ihre
dargestellte Mittelposition ein, in der die Steuerkanten 112, 114 und 116, 118 die
Druckmittelverbindung der Arbeitsanschlüsse A, B zum Druckanschluss
P und zu den Rücklaufanschlüssen R1
und R2 absperren. Die beiden Arbeitskammern 76, 78 und
damit der Vorlaufkanal 94 und der Rücklaufkanal 96 sind
jeweils über
im Ventilschieber 4 bzw. 6 ausgebildete Verbindungsbohrungen 154, 156 (gestrichelt
in den 2 und 3) mit den Tankkammern 72, 74 und
damit mit den Rücklaufanschlüssen R1
und R2 verbunden und somit eben falls druckentlastet. Das Lastdrucksignal, das über den
Verbindungskanal 104 und das darin angeordnete weitere
Wechselventil 28 abgegriffen wird, ist dann entsprechend
für diese
Ventilscheibe 1 ebenfalls auf Tankdruckniveau. Die beiden
Sperrblöcke 34, 36 sind
gesperrt, da die beiden Ventilkörper 122, 124 durch
den jeweiligen Lastdruck und die Schließfedern 126, 128 gegen
die zugeordneten Ventilsitze 130, 132 gedrückt sind.
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Soll
nun beispielsweise das Druckmittel über den Arbeitsanschluss A
zum Verbraucher und von diesem über
den Arbeitsanschluss B zurückströmen, so
wird das Druckreduzierventil 12 bestromt. Der Steuerdruck,
der sich proportional zur Bestromung des Druckreduzierventils einstellt,
wird über
den Ausgangsanschluss A des Druckreduzierventils 12, den Vorsteuerkanal 108 und
die Mantelbohrungen 70 und – nach einer Axialverschiebung
der Ventilschieber – 68 in
den linken Kolbenraum 54 geführt. Der rechte Kolbenraum 52 ist – wie in
der Neutralstellung – noch über das
unbestromte Druckreduzierventil 14 zum Rücklauf RX hin entlastet. Entsprechend liegt auch
im rechten Vorsteuerkanal 106 der Tankdruck an. Der über das
Druckreduzierventil 12 eingestellte Steuerdruck liegt auch
am linken Eingang des inversen Wechselventil 32 an, während an
dessen rechten Eingang über
den Vorsteuerkanal 106 der Tankdruck anliegt – das inverse
Wechselventil 32 ist somit zum Tankdruck hin geöffnet, so
dass dieser in der Zentralsteuerkammer 92 wirkt.
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Die
beiden Ventilschieber 4, 6 werden durch den Druck
auf die Steuerfläche 62 gemäß der Darstellung
in 4 nach rechts verschoben, wobei sich das Kölbchen 58 weiter
an der Federkappe 50 abstützt. Der Hub der Ventilschieber 4, 6 wird
bestimmt durch den Durchmesser des Kölbchens 58, die Fläche der
Steuerfläche 62,
die Kraft der Zentrierfeder 8 und die Größe des vom
Druckreduzierventil 12 eingestellten Steuerdrucks. Durch
die Axialverschiebung nach rechts wird über die Zulaufsteuerkante 116 die Verbindung
von der Zulaufkammer 82 zur Arbeitskammer 78 aufgesteuert,
so dass das Druckmittel vom Ausgang der Druckwaage 20 in
den Vorlaufkanal 94 einströmen kann. Der nun als Rückschlagventil
wirkende Ventilkörper 124 wird
von seinem Ventilsitz 132 abgehoben und der Druckmittelvolumenstrom
zum Arbeitsanschluss A freigegeben. Die Kolbenfläche 144 des Aufstoßkolbens 140 ist
dabei über die
Zentralsteuerkammer 92 und das inverse Wechselventil 32 mit
Tankdruck beaufschlagt. Über
die weitere Steuerkante 158 des Ventilschiebers 4 wird die
Verbindung der Steuerkammer 88 mit der druckentlasteten
Zentralsteuerkammer 92 abgesperrt und über die Steuerkante 118 eine
Verbindung mit der den Eingangssteuerdruck des Druckreduzierventils 12, 14 führenden
Steuerdruckkammer 84 aufgesteuert, so dass die Kolbenfläche 42 des
Aufstoßkolbens 138 mit
dem hohen Eingangssteuerdruck des Druckreduzierventils 12 beaufschlagt
ist. Der Aufstoßkolben 138 wird
dadurch gemäß 4 nach rechts
verschoben und hebt den Vorsteuerventilkörper 134 gegen die
Kraft seiner Ventilfeder vom Vorsteuersitz ab, so dass der Druck
im Federraum 150, der zuvor dem Lastdruck des Verbrauchers
entsprach, abgebaut wird. Sobald dieser Druck im Federraum 150 soweit
abgesunken ist, dass ein Kräftegleichgewicht
vorliegt zwischen dem Druck im Federraum, der auf die federraumseitige
Stirnfläche
des Ventilkörpers 122 wirkt
und dem Lastdruck, der auf die Differenzfläche wirkt, die aus dem Kolbendurchmesser
des Ventilkörpers 122 und
dem Durchmesser des Ventilsitzes 130 gebildet ist, folgt
der Ventilkörper 122 dem
Vorsteuerventilkörper 134 und
das Druckmittel kann vom Verbraucher über den Arbeitsanschluss B,
den Rücklaufkanal 96 und
die durch die Tanksteuerkante 110 auf gesteuerte Verbindung
zwischen der Arbeitskammer 76 und der Tankkammer 72 zum
Rücklaufanschluss
R2 abströmen.
Der Druck, der an der Tanksteuer kante 110 und damit im Rücklaufkanal 96 anliegt,
wirkt auf den Aufstoßkolben 138 zurück, so dass
dieser zusammen mit dem Ventilkörper 130 des
Sperrblocks 34 wie eine Ablaufdruckwaage wirkt, die den
Ablaufdruck an der Tanksteuerkante 110 des Ventilschiebers 4 konstant
hält, und
damit bei ziehenden Lasten eine lastdruckunabhängige Ablaufsteuerung ermöglicht.
Die beiden Mantelbohrungen 64, 66 öffnen sich
während
der Axialverschiebung des Ventilschiebers 4 hin zum Federraum
der Zentrierfeder 8, in dem ebenfalls Tankdruck anliegt.
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Zur
Einstellung der weiteren Arbeitsstellungen, in denen das Druckmittel über den
Arbeitsanschluss B zum Verbraucher und über den Arbeitsanschluss A
vom Verbraucher abströmt,
wird entsprechend durch Bestromung des Druckreduzierventils 14 eingestellt.
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Zur
Einstellung der Schwimmstellung, in der die beiden Arbeitsanschlüsse A, B
beide mit dem Rücklaufanschluss
R1/R2 verbunden sind und der Druckanschluss P abgesperrt ist, werden
beide Druckreduzierventile 12, 14 bestromt, so
dass an deren Ausgängen
A der gleiche Ausgangssteuerdruck eingestellt wird. Dieser Ausgangssteuerdruck
der beiden Druckreduzierventile 12, 14 liegt dann über die
Vorsteuerkanäle 106, 108 auch
an den beiden Eingängen
des inversen Wechelventils 32 sowie an den Steuerflächen 60, 62 der
Kolbenräume 52, 54 (siehe 2)
an. Da an beiden Eingängen
des inversen Wechselventils 32 der gleiche Ausgangssteuerdruck
anliegt, wird auch die Zentralsteuerkammer 92 mit diesem
Druck beaufschlagt. Da die an die Zentralsteuerkammer 92 angrenzenden
Stirnflächen 44, 46 der
Ventilschieber 4, 6 größer sind als die Steuerflächen 60, 62 der
Kolbenräume 52, 54 (in 5 nur 52, 60 dargestellt)
werden die beiden Ventilschieber 4, 6 gegen die
Kraft der vergleichsweise schwachen Zentrierfedern 8, 10 auseinanderbewegt.
Dabei wird über
die Steuerkanten 118, 120 die Verbindung der Steuerkammern 88, 90 zu
den Steuerdruckkammern 84, 86 auf gesteuert, so
dass die Kolbenflächen 142, 144 der
beiden Aufstoßkolben 138, 140 mit
dem hohen Steuereingangsdruck am Steueranschluss Px beaufschlagt
sind. Beide Sperrventile 34, 35 werden – wie vorstehend
im Zusammenhang in 4 – geöffnet und somit die beiden
Arbeitsanschlüsse
A, B über
den Vorlaufkanal 94, den Rücklaufkanal 96, die beiden
Arbeitskammern 76, 78, die Tanksteuerkanten 110, 112 und
die außenliegenden
Tankkammern 72, 74 mit den Rücklaufanschlüssen R1/R2
verbunden. Die Zulaufsteuerkanten 114, 116 sperren
die Verbindung zum Zulaufkanal 98 und damit zum Ausgang
der Druckwaage 20 ab – die
Schwimmstellung ist eingestellt.
-
Wie
des Weiteren 5 entnehmbar ist, öffnen die
beiden Mantelbohrungen 64, 66 des Ventilschiebers 4 und 68, 70 des
Ventilschiebers 6 die Verbindung zwischen dem Federraum
der Zentrierfeder 8 bzw. 10 mit dem jeweiligen
Kolbenraum 52, 54 (letzterer nicht dargestellt
in 5), so dass die Steuerflächen 60, 62 (siehe 2)
nicht mehr wie zuvor von dem über
die Druckreduzierventile 12, 14 eingestellten
Steuerdruck, sondern von dem in den Federräumen anliegenden Tankdruck
beaufschlagt sind. Da die beiden Stirnflächen 44, 46 wesentlich
größer als
die Steuerflächen 60, 62 sind
und diese druckentlastet werden, können die Druckreduzierventile 12, 14 auf
einen wesentlich geringeren Ausgangsdruck eingestellt werden, um
die Ventilschieber 4, 6 über längere Zeit gegen die Kraft
der Zentrierfedern 8, 10 in ihrer Schwimmstellung
zu halten.
-
Wie
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 6 entnehmbar,
kann die LS-Steueranordnung mit nur einem Sperrblock 34 ausgebildet
werden, wobei die Kanalführung
im Wesentlichen dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht, mit
der Ausnahme, dass nunmehr der Verbindungskanal 104, über den
der Lastdruck abgegriffen wird nicht mehr zur Arbeitskammer 78 sondern
zu einer Kammer 160 führt, die
in der dargestellten Grundposition über die etwas länger als
bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgeführte Verbindungsbohrung 156 mit
der linken Tankkammer 74 verbunden ist. Bei der Axialverschiebung
des Ventilschiebers 6 nach rechts wird dann über eine
Zusatzsteuerkante 162 die Verbindung zur Steuerkammer 90 aufgesteuert, über die
dann der Lastdruck am Arbeitsanschluss A in den Verbindungskanal 104 gemeldet
wird. Das heißt,
die Kammern am Ventilschieber 4, 6, die bei der
Verwendung von Sperrblöcken
zum Steuern des Aufstoßdruckes
dienen, werden bei diesem Ausführungsbeispiel
zum Abgriff des Lastdrucks verwendet. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 6 sind
entsprechend die beiden Ventilschieber 4, 6 nicht
mehr identisch ausgebildet.
-
Prinzipiell
können
auch beide Sperrventile und die Individualdruckwaage entfallen.
-
Offenbart
sind ein Wegeventil und eine LS-Steueranordnung, wobei des Wegeventil
mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ventilschiebern ausgeführt ist,
deren benachbarte Stirnflächen
größer als
rückwärtige Steuerflächen ausgebildet
sind und direkt miteinander in Anlage bringbar sind.
-
- 1
- Ventilscheibe
- 2
- Wegeventil
- 4
- Ventilschieber
- 6
- Ventilschieber
- 8
- rechte
Zentrierfeder
- 10
- linke
Zentrierfeder
- 12
- Druckreduzierventil
- 14
- Druckreduzierventil
- 16
- Zumeßblende
- 18
- Zumeßblende
- 20
- Individualdruckwaage
- 22
- Druckwaagenfeder
- 24
- Wechselventil
- 26
- LS-Kanal
- 28
- weiteres
Wechselventil
- 30
- Zentraldruckkammer
- 32
- inverses
Wechselventil
- 34
- Sperrblock
- 36
- Sperrblock
- 38
- Ablaufmessblende
- 40
- Ablaufmessblende
- 42
- Ventilbohrung
- 44
- Stirnfläche
- 46
- Stirnfläche
- 48
- Federkappe
- 50
- Federkappe
- 52
- Kolbenraum
- 54
- Kolbenraum
- 56
- Kölbchen
- 58
- Kölbchen
- 60
- Steuerfläche
- 62
- Steuerfläche
- 64
- Mantelbohrung
- 66
- Mantelbohrung
- 68
- Mantelbohrung
- 70
- Mantelbohrung
- 72
- Tankkammer
- 74
- Tankkammer
- 76
- Arbeitskammer
- 78
- Arbeitskammer
- 80
- Zulaufkammer
- 82
- Zulaufkammer
- 84
- Steuerdruckkammer
- 86
- Steuerdruckkammer
- 88
- Steuerkammer
- 90
- Steuerkammer
- 92
- Zentralsteuerkammer
- 94
- Vorlaufkanal
- 96
- Rücklaufkanal
- 98
- Zulaufkanal
- 100
- Druckwaageneingangskammer
- 102
- Federraum
- 104
- Verbindungskanal
- 106
- Vorsteuerkanal
- 108
- Vorsteuerkanal
- 110
- Tanksteuerkante
- 112
- Tanksteuerkante
- 114
- Zulaufsteuerkante
- 116
- Zulaufsteuerkante
- 118
- Steuerkante
- 120
- Steuerkante
- 122
- Ventilkörper
- 124
- Ventilkörper
- 126
- Schließfeder
- 128
- Schließfeder
- 130
- Ventilsitz
- 132
- Ventilsitz
- 134
- Vorsteuerventilkörper
- 136
- Vorsteuerventilkörper
- 138
- Aufstoßkolben
- 140
- Aufstoßkolben
- 142
- Kolbenfläche
- 144
- Kolbenfläche
- 146
- Steuerkanalabschnitt
- 148
- Steuerkanalabschnitt
- 150
- Federraum
- 152
- Federraum
- 154
- Verbindungsbohrung
- 156
- Verbindungsbohrung
- 158
- weitere
Steuerkante
- 159
- weitere
Steuerkante
- 160
- Kammer
- 162
- Zusatzsteuerkante