DE102008059437B3 - Hydraulisches Steuerventil mit zwei Steuerkolben für einen einseitig arbeitenden Differentialzylinder - Google Patents

Hydraulisches Steuerventil mit zwei Steuerkolben für einen einseitig arbeitenden Differentialzylinder Download PDF

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Abstract

Ein hydraulisches Steuerventil zur Steuerung eines einen Kolben mit einseitiger Kolbenstange aufweisenden doppelt wirkenden Arbeitszylinders, wobei das in Kolbenschieberbauweise ausgebildete Steuerventil vier externe Anschlüsse P, A, B, T aufweist und eine Einrichtung zur Rückspeisung des beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten und zum Anschluss B des Steuerventils geführten Fluides in den großen Hubraum des Arbeitszylinders vorgesehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse (16) beidseits des Anschlusses P zwei unabhängig voneinander bewegliche und getrennt zu steuernde Steuerkolben (17) angeordnet sind, wobei ein Steuerkolben (17) zur Verbindung von Anschluss P mit Anschluss A und von Anschluss A mit Anschluss T und der andere Steuerkolben (17) zur Verbindung von Anschluss P mit Anschluss B und von Anschluss B mit einem gehäuseintern angeordneten Ringkanal V eingerichtet ist und der Anschluss V über eine im Ventilgehäuse (16) ausgebildete interne Brücke (50) mit dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum (46) verbunden ist, und dass zur Ausbildung der getrennten Steuerung17) ein eigenes Wegmesssystem (29) sowie eine eigene, mit dem jeweiligen Wegmesssystem (29) gekoppelte hydraulische Vorsteuerung (25) zugeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerventil zur Steuerung eines einen Kolben mit einseitiger Kolbenstange aufweisenden doppelt wirkenden Arbeitszylinders, wobei das in Kolbenschieberbauweise ausgebildete Steuerventil vier externe Anschlüsse mit zugeordneten, im Ventilgehäuse ausgebildeten Ringkanälen, nämlich einen Pumpenanschluss P, einen Anschluss A für eine Zu- und Abfuhrleitung zum großen Hubraum des Arbeitszylinders, einen Anschluss B für eine Zu- und Abfuhrleitung zum kleinen Hubraum des Arbeitszylinders sowie einen zum Tank führenden Tankanschluss T, aufweist und die Anschlüsse durch wenigstens einen längsverschiebbar angeordneten, mittels in diesem angeordneter Ausnehmungen ausgebildete Kolbenbunde aufweisenden Steuerkolben über entsprechende, über den Umfang der Kolbenbunde verlaufende Steuerkanten freigegeben beziehungsweise gesperrt werden, und wobei eine Einrichtung zur Rückspeisung des beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten und zum Anschluss B des Steuerventils geführten Fluides in den großen Hubraum des Arbeitszylinders vorgesehen ist.
  • Ein Steuerventil mit den vorgenannten Merkmalen ist in der DE 30 00 260 C2 beschrieben. Die daraus bekannte Ausbildung des Steuerventils soll ein Verfahren des Kolbens des Arbeitszylinders mit Differentialwirkung, das heißt mit einer schnellen Kolbenbewegung, ermöglichen, indem eine Rückspeisung des beim Arbeitshub des Differentialzylinders, das heißt beim Ausfahren der Kolbenstange, aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten Fluids in die vom Steuerventil zum großen Hubraum des Arbeitszylinders führende Leitung vorgesehen ist, so dass die Pumpe sowohl beim Arbeitshub des Arbeitszylinders als auch bei dessen Rückhub mit einem Einfahren der Kolbenstange jeweils nur die gleiche Fördermenge liefern muss. Da zusätzlich beim Rückhub des Arbeitszylinders die aus dem großen Hubraum verdrängte Fluidmenge größer ist als die beim Arbeitshub des Arbeitszylinders aus dem kleinen Hubraum verdrängte Fluidmenge sind bei dem aus der DE 30 00 260 C2 bekannten Steuerventil sechs externe Anschlüsse ausgebildet. Zusätzlich zu den Standard-Anschlüssen P, A, B, T eines Standard-Kolbenschieberventils ist an dem Gehäuse zunächst ein zweiter externer Anschluss A2 ausgebildet, der über eine zusätzliche ventilexterne Leitungsverbindung an die vom Anschluss A zum größeren Hubraum des Arbeitszylinders führende Zu- und Abfuhrleitung angeschlossen ist, um beim Arbeitshub des Arbeitszylinders die aus dem kleinen Hubraum verdrängte Flüssigkeit unter Umgehung der Pumpe rückspeisen zu können. Weiterhin ist ein zweiter externer Anschluss T2 vorgesehen, um den beim Rückhub des Arbeitszylinders aus dem großen Hubraum verdrängten Fluidstrom aufteilen und über das Steuerventil abführen zu können. Entsprechend weist das Steuerventil einen speziellen Steuerkolben mit drei Kolbenbunden auf, da zur Steuerung der jeweiligen Anschlussverbindungen mindestens fünf Steuerkanten erforderlich sind.
  • Mit dem bekannten Steuerventil ist der wesentliche Nachteil verbunden, dass das Steuerventil ein von der Standardausführung entsprechender Kolbenschieberventile abweichendes Lochbild mit sechs externen Anschlüssen aufweist, sowie ferner einen speziell dafür ausgebildeten Steuerkolben. Nachteilig ist weiterhin die außerhalb des Steuerventils zum Arbeitszylinder hin vorzusehende Leitungsverbindung. Insgesamt sind somit Herstellung und Montage des bekannten Steuerventils in Verbindung mit einem Differentialzylinder aufwendig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Steuerventil so auszugestalten, dass die Standard-Ausführung eines Ventilgehäuses mit lediglich vier externen Anschlüssen beibehalten werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
  • Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass im Ventilgehäuse beidseits des Anschlusses P zwei unabhängig voneinander bewegliche und getrennt zu steuernde Steuerkolben angeordnet sind, wobei ein Steuerkolben zur Verbindung von Anschluss P mit Anschluss A und von Anschluss A mit Anschluss T und der andere Steuerkolben zur Verbindung von Anschluss P mit Anschluss B und von Anschluss B mit einem gehäuseintern angeordneten Ringkanal V eingerichtet ist und der Anschluss V über eine im Ventilgehäuse ausgebildete interne Brücke mit dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum verbunden ist, und dass zur Ausbildung der getrennten Steuerung der beiden Steuerkolben jedem Steuerkolben ein eigenes Wegmesssystem sowie eine eigene, mit dem jeweiligen Wegmesssystem gekoppelte hydraulische Vorsteuerung zugeordnet sind. Erfindungsgemäß erfolgt somit die Einspeisung des aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten Fluids in den zum Anschluss A gehörigen Ringraum, damit hinter die zwischen den Anschlüssen P und A wirksame Steuerkante des Steuerkolbens. Somit herrscht im kleinen Hubraum des Arbeitszylinders jeweils der gleiche Druck wie in dessen großem Hubraum.
  • Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass durch die Anordnung eines lediglich internen zusätzlichen Ringkanals ohne dessen Verbindung nach außen und die ebenfalls ventilinterne Verbindung dieses Ringkanals mit dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum über die ventilinterne Brücke ein weiterer Gehäuseanschluss vermieden ist. Da der zum Anschluss A gehörige Ringraum durch einen eigenen Steuerkolben gesteuert wird, der beim Öffnen von Anschluss P nach Anschluss A aus dem Ringraum von Anschluss A versetzt wird, steht der volle Strömungsweg für den über den Anschluss P geführten Volumenstrom und den in den Ringraum zu Anschluss A aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders rückgespeisten Volumenstrom zur Verfügung. Somit kann zunächst in vorteilhafter Weise das Standard-Lochbild eines üblichen Ventilgehäuses mit vier externen Anschlüssen verwendet werden, wobei gleichzeitig keine externen zusätzlichen Leitungsverbindungen zwischen dem Steuerventil und dem Arbeitszylinder beziehungsweise den dahin führenden Zu- und Abfuhrleitungen erforderlich sind.
  • Mit einer Ausführung des Steuerventils mit zwei Steuerkolben ist der weitere Vorteil verbunden, dass hierdurch eine flexible Steuerung der über das Steuerventil geführten Flüssigkeitsströme möglich ist. Da die beiden Steuerkolben unabhängig voneinander angesteuert werden können, kann beispielsweise der beim Ausfahren des Kolbens aus dem Arbeitszylinder aus dessen kleinem Hubraum verdrängte und über das Steuerventil rückgespeiste Volumenstrom durch die variable Stellung des an dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders zugeordneten Anschluss B steuernden Steuerkolbens insbesondere am Ende des Ausfahrweges zunehmend geringer eingestellt werden, als der dem Arbeitszylinder über den anderen, von dem zweiten Steuerkolben gesteuerten Anschluss A zugeführte Volumenstrom, so dass ein Abbremsen der Kolbenbewegung im Arbeitszylinder gegeben ist. Da jeder der beiden Steuerkolben mittels einer eigenen Lageregelung sowie Vorsteuerung ansteuerbar ist, ist ein Eingriff in die Steuerung der Volumenströme bei der Regelung des angeschlossenen Arbeitszylinders auch noch während des jeweiligen Kolbenhubs im Arbeitszylinder, dass heißt zu jedem Zeitpunkt des Zylinderbetriebs möglich.
  • Bei derartigen Steuerungen von Differentialzylindern tritt als zusätzliche Forderung auf, zumindest am Ende des Arbeitshubes bei ausgefahrener Kolbenstange die volle von der Pumpe zur Verfügung gestellte Kraft nicht mehr zum Bewegen des Kolbens, sondern als Haltekraft einzusetzen. Hierzu ist bei der in der DE 30 00 260 C2 beschriebenen Anordnung zusätzlich in die zwischen dem Anschluss A2 des Steuerventils und der zum größeren Hubraum des Arbeitszylinders führenden Zu- und Abfuhrleitung verlaufende Verbindungsleitung ein Wegeventil mit zwei Schaltstellungen eingeschaltet. Wenn sich die Kolbenstange in der ausgefahrenen Stellung befindet, schaltet das Wegeventil in eine Stellung um, in welcher die über das Steuerventil realisierte Rückspeisungs-Verbindung zwischen dem kleinen Hubraum und dem großen Hubraum des Arbeitszylinders unterbrochen und nunmehr der kleine Hubraum des Arbeitszylinders unmittelbar an den Tank angeschlossen ist. Bei einer solchen Schaltstellung des Wegeventils wirkt dem an der großen Fläche des Kolbens des Arbeitszylinders im großen Hubraum wirkenden Druck kein Druck in dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders mehr entgegen, so dass die Haltekraft gegenüber dem Zustand beim Ausfahren der Kolbenstange jedenfalls bei symmetrischer Ausbildung des Arbeitszylinders auf das Doppelte erhöht ist. Mit dieser bekannten Ausführung ist der Nachteil verbunden, dass das zusätzliche Wegeventil einen vermehrten Aufwand bei der entsprechenden Ausgestaltung der Steuerung insgesamt bedeutet, insbesondere auch deswegen, weil dieses Wegeventil auf die gleiche Nenngröße ausgelegt sein muss wie das der Hauptsteuerung des Arbeitszylinders dienende Steuerventil, soweit in dem angesprochenen Funktionsfall des Anschlusses des kleinen Hubraumes des Arbeitszylinders an den Tank der gleiche Durchlass an Fluid über das Wegeventil zu führen ist, wie dies für das Steuerventil gilt.
  • Hierzu ist es aus der WO 98/01677 wie auch der WO 98/01678 jeweils bekannt, das hydraulische Steuerventil zu modifizieren, indem ein weiterer siebter externer Anschluss vorgesehen und der Ventilkolben entsprechend mit sieben Steuerkanten ausgebildet ist. Gleichzeitig ist eine weitere externe Verbindungsleitung vorgesehen. Bei dieser Modifikation ist zwar das zusätzliche Wegeventil entfallen, jedoch zeichnet sich das modifizierte Steuerventil durch eine noch kompliziertere Ausgestaltung von Ventilgehäuse und Steuerkolben aus. Nachteilig ist weiterhin, dass der Zeitpunkt des Umschaltens zwischen der schnellen Kolbenbewegung und dem Aufbringen der vollen Haltekraft von der konstruktiven Auslegung des Steuerkolbens abhängig ist.
  • Insofern sieht die Erfindung in einer besonderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Prinzips zur Beibehaltung von nur vier externen Anschlüssen vor, dass die vom fünften internen Ringkanal V wegführende gehäuseinterne Brücke sowohl an den zum Anschluss A gehörigen Ringraum als auch an den zum Tankanschluss T gehörigen Ringraum angeschlossen ist, wobei in eine hierzu zwischen der gehäuseinternen Brücke und dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum ausgestaltete Verbindungsbohrung ein ventilinternes Rückschlagventil mit einer zum Anschluss A gerichteten Durchlassrichtung und in dem stromabwärts der von der gehäuseinternen Brücke abgehenden Verbindungsbohrung zu dem zum Tankanschluss T gehörigen Ringraum führenden Abschnitt der gehäuseinternen Brücke ein extern ansteuerbares Sperrventil zum Öffnen und Schließen der Verbindung von V nach T angeordnet ist.
  • Bei dieser Ausgestaltung des Steuerventils ist nun einerseits weiterhin über den fünften Ringraum und die gehäuseinterne Brücke bei entsprechender Stellung des Steuerkolbens die der Rückspeisung bei schneller Kolbenfahrt dienende Verbindung der externen Anschlüsse B und A gegeben, wobei die Verbindung der ventilinternen Brücke zum Tankanschluss T über das ventilinterne Sperrventil gesperrt ist und das Rückschlagventil die Verbindung von B über V in Richtung nach A freigibt. Soll von schneller Kolbenfahrt auf die volle Haltekraft umgeschaltet werden, so ist, wie beim Stand der Technik auch, die Verbindung zwischen den Anschlüssen B und T zu öffnen, was durch die Umschaltung des ventilinternen Sperrventils von dessen Sperrstellung in dessen Offenstellung geschieht, so dass nun der Anschluss B über V unmittelbar in den zum Tankanschluss T gehörigen Ringraum entlastet. Da die ventilinterne Brücke an den Ringraum von T angeschlossen ist, bleibt die Verbindung zum Tank von der Sperrung der Anschlüsse A und T durch den zugehörigen Kolbenbund des Ventilkolbens unberührt. Mit dieser Modifikation des Steuerventils ist über die Vermeidung ventilexterner zusätzlicher Leitungsverbindungen und/oder Steuerventile hinaus der besondere Vorteil verbunden, dass die Umschaltung von schneller Kolbenfahrt auf volle Haltekraft zu jedem Zeitpunkt, dass heißt in jeder Stellung des Kolbens des Arbeitszylinders möglich ist, weil es lediglich der von extern zu bewirkenden Ansteuerung des ventilinternen Sperrventils bedarf. Somit ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steuerventils hinsichtlich des Zeitpunktes der vorgenannten Umschaltung von der Bauweise des Steuerventils unabhängig.
  • Vorzugsweise ist dabei das ventilinterne Sperrventil ein elektrisch ansteuerbares Sperrventil.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Steuerkolben an seinem dem Anschluss P zugewandten Ende jeweils einen Kolbenbund mit anschließender Ausnehmung zur wahlweisen Verbindung des Anschlusses P mit dem Anschluss A beziehungsweise Anschluss B und des Anschlusses A beziehungsweise B mit dem Tankanschluss T bzw. dem Ringkanal V jeweils einen außenliegenden Kolbenbund mit einer dem jeweils benachbarten Anschluss T, V zugeordneten Steuerfläche aufweist.
  • Zur Ausbildung der für jeden Steuerkolben vorgesehenen eigenständigen hydraulischen Vorsteuerung ist vorgeschlagen, dass an jedem Steuerkolben eine zusätzliche Vorsteuerfläche für die Vorsteuerung sowie in der dem Steuerkolben zugeordneten Vorsteuerkammer ein weiterer mit dem Vorsteuerventil verbundener Steueranschluss ausgebildet ist. Hierzu kann nach einem Ausführungsbeispiel im einzelnen vorgesehen sein, dass jeder Steuerkolben einen in den außenliegenden Vorsteuerkammern des Gehäuses beweglichen Ringbund mit den daran gegenüberliegend angeordneten Vorsteuerflächen aufweist und die an die Vorsteuerung angeschlossenen Steueranschlüsse zu beiden Seiten des Ringbundes angeordnet sind.
  • Soweit der am Anschluss P anstehende Druck jeweils auf die beiden Steuerkolben einwirkt und diese zu verschieben trachtet, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung jedem Steuerkolben eine einen statischen Druckausgleich des Steuerkolbens herbeiführende Vorrichtung zugeordnet.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel besteht die jeweilige Druckausgleichs-Vorrichtung aus einer außenseitig der Vorsteuerkammern im Ventilgehäuse angeordneten und mit einer Flüssigkeit gefüllten Druckausgleichskammer, in die der jeweilige Steuerkolben in Abhängigkeit von seiner Steuerstellung einfährt.
  • Im einzelnen kann hierzu vorgesehen sein, dass die Druckausgleichskammer gegen die benachbarte Vorsteuerkammer durch eine Dichtungswand abgeteilt ist, in der eine Durchtrittsöffnung für den außenseitigen Kolbenbund angeordnet ist, wobei vorgesehen sein kann, dass in der neutralen Stellung des Steuerkolbens dessen der Druckausgleichskammer zugewandte Stirnwand mit der Dichtungswand derart fluchtet, dass der Steuerkolben bei seinen Steuerbewegungen in die Druckausgleichskammer hineinreicht.
  • In an sich bekannter Weise ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Wegmesssystem als LVDT ausgebildet.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Die einzige Figur zeigt ein zwei Steuerkolben aufweisendes Wegeventil in Kolbenschieberbauweise für eine Zylindersteuerung in einer schematischen Darstellung.
  • Die vorstehende Zeichnung gibt lediglich die Ausgangsstellung für die nachstehende Funktionserläuterung ohne Rücksicht auf die maßstäbliche Ausführung des Steuerventils als Anhalt wieder, so dass die konstruktive Auslegung und Wahl der Abmessungen von dem Durchschnittsfachmann in Kenntnis der von der Erfindung gewollten Funktionszusammenhänge zu treffen ist.
  • Zur Steuerung eines Arbeitszylinders 10 mit einem darin angeordneten, eine Kolbenstange 12 aufweisenden Kolben 11 ist ein Steuerventil 15 vorgesehen, dessen Anschlüsse A, B jeweils über Steuerleitungen 13, 14 mit den zugeordneten, durch den Kolben 11 getrennten Hubräumen des Arbeitszylinders 10 verbunden sind, nämlich dem großen Hubraum 40 und dem kleinen Hubraum 41.
  • Das in Kolbenschieberventilbauweise ausgebildete Steuerventil 15 hat ein Ventilgehäuse 16, in welchem vier Standardanschlüsse P, A, B, T ausgebildet sind, wobei der Anschluss P mit der Pumpe, der Anschluss A über die Steuerleitung 13 mit dem großen Hubraum 40 des Arbeitszylinders 10 und der Anschluss B über die Steuerleitung 14 mit dem kleinen Hubraum 41 des Arbeitszylinders 10 verbunden ist. Dem Tankanschluss T ist der Tank zugeordnet. Im Inneren des Ventilgehäuses 16 sind den einzelnen vorgenannten Gehäuseanschlüssen jeweils Ringräume zugeordnet, und zwar ein Ringraum 45 für den Anschluss P, ein Ringraum 46 für den Anschluss A, ein Ringraum 47 für den Anschluss B und ein Ringraum 48 für den Anschluss T.
  • Um eine Rückspeisung des beim Arbeitshub des Arbeitszylinders 10, das heißt bei dem Ausfahren der Kolbenstange aus dem Arbeitszylinder 10, aus dem kleinen Hubraum 41 verdrängten Fluids unter Umgehung der Pumpe in den großen Hubraum 40 des Arbeitszylinders 10 durchführen zu können, ist in dem Ventilgehäuse 16 dem Anschluss B benachbart ein zusätzlicher, fünfter Ringkanal V ausgebildet, der über eine im Ventilgehäuse 16 ausgebildete interne Brücke 50 mit dem dem Anschluss A zugehörigen Ringraum 46 verbunden ist. In der Zeichnungsfigur ist eine Version des Steuerventils dargestellt, bei welcher bereits eine Umschaltmöglichkeit von dem sogenannten Eilgang des Arbeitszylinders mit schnellerer Ausschubbewegung der Kolbenstange auf einen Zustand mit hoher Haltekraft möglich ist. Wie im Stand der Technik grundsätzlich vorgegeben, muss dabei der kleine Hubraum 41 des Arbeitszylinders 10 durch die Umschaltung zum Tankanschluss T hin entlastet werden, damit im kleinen Hubraum 41 des Arbeitszylinders 10 kein Druck mehr ansteht. Hierzu ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die im Ventilgehäuse 16 ausgebildete interne Brücke 50 in Richtung des zum Tankanschluss T gehörigen Ringraums 48 weitergeführt, und es ist davon abgehend eine Verbindungsbohrung 51 zu dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum 46 angeordnet. Insofern weist die interne Brücke 50 weiterhin einen stromabwärts der Verbindungsbohrung 51 gelegenen und zu dem zum Tankanschluss T gehörigen Ringraum 48 führenden Abschnitt 53 auf. Dabei ist in die Verbindungsbohrung 51 im Inneren des Ventilgehäuses 16 ein Rückschlagventil 52 eingeschaltet, welches eine zum Anschluss A hin gerichtete Durchlassöffnung aufweist. Ferner ist in den zwischen der Verbindungsbohrung 51 und dem Ringraum 48 des Anschlusses T gelegenen Abschnitt 53 ein vorzugsweise elektrisch betätigbares Sperrventil 54 eingeschaltet, mittels dessen die von dem Ringkanal V herkommende Verbindung zum Anschluss T absperrbar beziehungsweise öffenbar ist.
  • Es versteht sich, dass bei einer lediglich vorzusehenden Rückspeisemöglichkeit des aus dem kleinen Hubraum 41 des Arbeitszylinders 10 verdrängten Fluids in den großen Hubraum 40 es ausreichend ist, zwischen dem Ringkanal V und dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum 46 die interne Brücke 50 auszubilden. In diesem Fall wird bei entsprechender Steuerstellung des zugehörigen Steuerkolbens 17 die Verbindung von B nach V geöffnet, so dass das aus dem kleinen Hubraum 41 des Arbeitszylinders verdrängte Fluid über die Steuerleitung 14, den Anschluss B, den Ringkanal V und die interne Brücke 50 zu dem dem Anschluss A gehörigen Ringraum 46 hinzutreten kann. Gleichzeitig gibt der andere Steuerkolben 17 die Verbindung von P nach A frei. Somit ist ein Schnellgang des Kolbens 11 im Arbeitszylinder 10 gegeben.
  • Ist das Steuerventil, wie in der Zeichnung dargestellt, mit einer Umschaltmöglichkeit ausgerüstet, so befindet sich in der sogenannten Eilgangsschaltung, also beim schnellen Vorfahren des Kolbens 11 in dem Arbeitszylinder 10, das Sperrventil 54 in der Sperrstellung, so dass das aus dem kleinen Hubraum 41 des Arbeitszylinders 10 verdrängte Fluid vom Anschluss B über V, die weiterführende interne Brücke 50 und die davon abgehende Verbindungsbohrung 51 mit dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum 46 verbunden ist, wobei in dieser Fließrichtung sich das Rückschlagventil 52 jeweils öffnet. Soll nun auf die volle Haltekraft im Arbeitszylinder 10 umgeschaltet und insofern eine Verbindung des kleinen Hubraums 41 zum Tankanschluss T hergestellt werden, so wird das Sperrventil 54 in die Offen-Stellung geschaltet, so dass der Verbindungsweg von dem kleinen Hubraum 41 über den Anschluss B, den Ringkanal V, die interne Brücke 50 mit Abschnitt 53 zu dem dem Anschluss T zugeordneten Ringraum 48 freigegeben ist. In dieser Stellung sperrt das Rückschlagventil 52 den Weg vom unter Pumpendruck stehenden Ringkanal 46 in Richtung der internen Brücke 50 mit Abschnitt 53, so dass hier eine Entlastung des dem Anschluss A zugehörigen Ringraums 46 zum Tankanschluss T nicht möglich ist.
  • In dem Ventilgehäuse 16 sind zur Ausführung der vorstehend bereits erläuterten Steuerbewegungen zwei übereinstimmend ausgebildete Steuerkolben 17 angeordnet, wobei jeweils ein Steuerkolben 17 zur wahlweisen Verbindung des Anschlusses P mit dem von ihm angesteuerten Anschluss A bzw. B beziehungsweise des betreffenden Anschlusses A, B mit dem zugeordneten, außenliegenden Tankanschluss T vorgesehen ist. Hierzu weist jeder Steuerkolben an seinem dem Anschluss B zugewandten Ende jeweils einen Kolbenbund 18 mit einer dem Anschluss P zugewandten Steuerfläche auf. In der in der Zeichnung dargestellten Neutralstellung der beiden Steuerkolben überdeckt der jeweilige Kolbenbund 18 den zugeordneten Anschluss A, B und sperrt diesen sowohl gegen den Anschluss P wie auch gegen die außenliegenden Anschlüsse T bzw. V ab. An den Kolbenbund 18 schließt eine Ausnehmung 19 an, die bei entsprechender Kolbenstellung der Steuerkolben 19 für eine Verbindung des jeweiligen Anschlusses A bzw. B mit dem außenliegenden Tankanschluss T bzw. Ringkanal V sorgt. Nach außen schließt an die Ausnehmung 19 ein weiterer Kolbenbund 20 an, der sich durch eine jeweils außenseitig im Ventilgehäuse 16 angeordnete Vorsteuerkammer 21 erstreckt. Soweit an die Vorsteuerkammer 21 noch eine davon durch eine Dichtwand 31 abgetrennte Druckausgleichskammer 30 anschließt, reicht der Kolbenbund 20 des jeweiligen Steuerkolbens 17 durch die Vorsteuerkammer 21 hindurch und endet mit seiner Stirnwand 33 bündig in einer in der Dichtwand 31 ausgebildeten Durchtrittsöffnung 32. Somit ist die Vorsteuerkammer 21 gegen die Druckausgleichskammer 30 abgedichtet, wie noch zu beschreiben ist.
  • Im Bereich der Vorsteuerkammer 21 trägt der Kolbenbund 20 noch einen Ringbund 22, an dessen beiden Seiten einander gegenüberliegend angeordnete Vorsteuerflächen 23 ausgebildet sind, wobei zu beiden Seiten des Ringbundes 22 Steueranschlüsse 24 vorgesehen sind, die an eine als Vorsteuerventil ausgebildete Vorsteuerung 25 über entsprechende Verbindungsleitungen 26 angeschlossen sind. Die jeweiligen Vorsteuerungen 25 sind über eine Verbindungsleitung 27 mit der Pumpe sowie über eine Verbindungsleitung 28 mit dem Tank verbunden. Ferner ergibt sich eine Steuerverbindung mit dem einem jeden Steuerkolben 17 zugeordneten LVDT-Wegmesssystem 29.
  • Wie sich aus dem vorstehend beschriebenen Aufbau des erfindungsgemäßen hydraulischen Wegeventils ohne weiteres ergibt, ist es damit möglich, im Wege einer entsprechenden Ansteuerung der Vorsteuerung jeden der beiden Steuerkolben 17 unabhängig von der Stellung des jeweils anderen Steuerkolbens in die gewünschte Steuerstellung zu bringen und so bezüglich der Anschlüsse A, B unterschiedliche Volumenströme über diese Anschlüsse A, B zu führen. Damit erlaubt das erfindungsgemäße Wegeventil eine wesentlich größere Flexibilität in seinem Steuerverhalten.

Claims (11)

  1. Hydraulisches Steuerventil zur Steuerung eines einen Kolben mit einseitiger Kolbenstange aufweisenden doppelt wirkenden Arbeitszylinders, wobei das in Kolbenschieberbauweise ausgebildete Steuerventil vier externe Anschlüsse mit zugeordneten, im Ventilgehäuse ausgebildeten Ringkanälen, nämlich einen Pumpenanschluss (P), einen Anschluss (A) für eine Zu- und Abfuhrleitung zum großen Hubraum des Arbeitszylinders, einen Anschluss (B) für eine Zu- und Abfuhrleitung zum kleinen Hubraum des Arbeitszylinders sowie einen zum Tank führenden Tankanschluss (T), aufweist und die Anschlüsse durch wenigstens einen längsverschiebbar angeordneten, mittels in diesem angeordneter Ausnehmungen ausgebildete Kolbenbunde aufweisenden Steuerkolben über entsprechende, über den Umfang der Kolbenbunde verlaufende Steuerkanten freigegeben beziehungsweise gesperrt werden, und wobei eine Einrichtung zur Rückspeisung des beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten und zum Anschluss (B) des Steuerventils geführten Fluides in den großen Hubraum des Arbeitszylinders vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse (16) beidseits des Anschlusses (P) zwei unabhängig voneinander bewegliche und getrennt zu steuernde Steuerkolben (17) angeordnet sind, wobei ein Steuerkolben (17) zur Verbindung von Anschluss (P) mit Anschluss (A) und von Anschluss (A) mit Anschluss (T) und der andere Steuerkolben (17) zur Verbindung von Anschluss (P) mit Anschluss (B) und von Anschluss (B) mit einem gehäuseintern angeordneten Ringkanal (V) eingerichtet ist und der Anschluss (V) über eine im Ventilgehäuse (16) ausgebildete interne Brücke (50) mit dem zum Anschluss (A) gehörigen Ringraum (46) verbunden ist, und dass zur Ausbildung der getrennten Steuerung der beiden Steuerkolben (17) jedem Steuerkolben (17) ein eigenes Wegmesssystem (29) sowie eine eigene, mit dem jeweiligen Wegmesssystem (29) gekoppelte hydraulische Vorsteuerung (25) zugeordnet sind.
  2. Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom internen Ringkanal (V) wegführende gehäuseinterne Brücke (50) sowohl an den zum Anschluss (A) gehörigen Ringraum (46) als auch an den zum Tankanschluss (T) gehörigen Ringraum (28) angeschlossen ist, wobei in eine hierzu zwischen der gehäuseinternen Brücke (50) und dem zum Anschluss (A) gehörigen Ringraum (46) ausgestaltete Verbindungsbohrung (51) ein ventilinternes Rückschlagventil (52) mit einer zum Anschluss (A) gerichteten Durchlassrichtung und in den stromabwärts der von der gehäuseinternen Brücke (50) abgehenden Verbindungsbohrung (51) zu dem zum Tankanschluss (T) gehörigen Ringraum (48) führenden Abschnitt (53) der gehäuseinternen Brücke (50) ein extern ansteuerbares Sperrventil (54) zum Öffnen und Schließen der Verbindung von (V) nach (T) angeordnet ist.
  3. Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steuerkolben (17) an seinem dem Anschluss (P) zugewandten Ende jeweils einen Kolbenbund (18) mit anschließender Ausnehmung (19) zur wahlweisen Verbindung des Anschlusses (P) mit dem Anschluss (A) beziehungsweise (B) und des Anschlusses (A) beziehungsweise (B) mit dem Tankanschluss (T) beziehungsweise dem Ringkanal (V) sowie jeweils einen außenliegenden Kolbenbund (20) mit einer dem jeweils benachbarten Anschluss (T, V) zugeordneten Steuerfläche aufweist.
  4. Hydraulisches Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der eigenständigen hydraulischen Vorsteuerung an jedem Steuerkolben (17) eine zusätzliche Vorsteuerfläche (23) für die Vorsteuerung sowie in einer dem jeweiligen Steuerkolben (17) zugeordneten, im Ventilgehäuse (16) ausgebildeten Vorsteuerkammer (21) ein weiterer mit der Vorsteuerung (25) verbundener Steueranschluss (24) ausgebildet ist.
  5. Hydraulisches Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steuerkolben (17) einen in den außenliegenden Vorsteuerkammern (24) des Ventilgehäuses (16) beweglichen Ringbund (22) mit daran gegenüberliegend angeordneten Steuerflächen (23) aufweist und die an die Vorsteuerung angeschlossenen Vorsteueranschlüsse (24) zu beiden Seiten des Ringbundes (22) angeordnet sind.
  6. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Steuerkolben (17) eine einen statischen Druckausgleich des jeweiligen Steuerkolbens (17) herbeiführende Vorrichtung (30) zugeordnet ist.
  7. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Vorrichtung aus einer außenseitig der Vorsteuerkammern (21) im Ventilgehäuse (16) angeordneten und mit einer Flüssigkeit gefüllten Druckausgleichskammer (30) besteht, in die der jeweilige Steuerkolben (17) in Abhängigkeit von seiner Steuerstellung einfährt.
  8. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichskammer (30) gegen die benachbarte Vorsteuerkammer (21) durch eine Dichtungswand (31) abgeteilt ist, in der eine Durchtrittsöffnung (32) für den außenseitigen Kolbenbund (20) angeordnet ist.
  9. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der neutralen Stellung des Steuerkolbens (17) dessen der Druckausgleichskammer (30) zugewandte Stirnwand (33) mit der Dichtungswand (31) derart fluchtet, dass der Steuerkolben (17) bei seinen Steuerbewegungen in die Druckausgleichskammer (30) hineinreicht.
  10. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegmesssystem (29) als LVDT ausgebildet ist.
  11. Hydraulisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (54) ein elektrisch ansteuerbares Sperrventil ist.
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