DE102014208827A1

DE102014208827A1 - Hydraulische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102014208827A1
Application number: DE102014208827.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Keyl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Steuervorrichtung mit einem Sperrventilsitz und einem Sperrventilkörper und einem Vorsteuerventilsitz und einem Vorsteuerventilkörper in aufgelöster Bauweise.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung, insbesondere für eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere eine Landmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers sind aus dem Stand der Technik hydraulische Steuervorrichtungen bekannt. Soll eine vom hydraulischen Verbraucher bewegte Last entgegen einwirkender Kräfte sicher in ihrer Position arretiert oder gehalten werden, so weist die Steuervorrichtung für diesen Verbraucher wenigstens ein Sperrventil auf, über das der hydraulische Verbraucher zum Einen mit Druckmittel versorgbar ist und über das ein Rücklauf vom Verbraucher im Wesentlichen leckagefrei absperrbar ist. Das Sperrventil kann auch als Lasthalteventil bezeichnet werden. Damit das Sperrventil diese beiden Funktionen erfüllen kann, muss es zum Zwecke der Druckmittelversorgung trotz des auf ihm lastenden Lastdrucks entsperrbar sein.
Da eine direkte Entsperrung gegen den Lastdruck mit großen Öffnungskräften einhergeht, kennt der Stand der Technik vorgesteuerte Sperrventile, bei denen über ein Vorsteuerventil zunächst ein Rückraum eines Sperrventilkörpers druckentlastet wird und der folgende Öffnungshub des Sperrventilkörpers mit nur geringer Öffnungskraft erfolgen kann.
Solche Sperrventile benötigen in der Regel zwei Ventilsitze – einen für das Sperrventil und einen für das Vorsteuerventil. Die sie schließenden Ventilkörper sind im Sperrzustand beide mit Lastdruck beaufschlagt. Der Vorsteuerventilsitz weist dabei einen verglichen mit dem Sperrventilsitz kleinen Durchmesser auf, um die für ihn notwendige Öffnungskraft gegen den Lastdruck in Grenzen zu halten. Der Sperrventilsitz hat hingegen einen großen Durchmesser, um nach erfolgter Druckentlastung und erfolgtem Öffnungshub einen ausreichend großen Strömungsquerschnitt bereitzustellen.
Prinzipiell sind zumindest zwei Typen von Sperrventilen bekannt. Bei einem ersten Typ wird über den Vorsteuerventilsitz ein rückwärtiger Druck- beziehungsweise Federraum des Sperrventilkörpers entlastet und der Hub des Sperrventilkörpers wird durch den Lastdruck, der auf eine Differenzfläche wirkt, erzeugt. Die Differenzfläche ergibt sich zwischen dem Hauptsitz und dem Führungsdurchmesser, an dem zwischen dem Lastanschluss und dem Steuerdruckraum abgedichtet wird. Beim zweiten Typ wird über den Vorsteuerventilsitz ein Druckraum unterhalb des Sperrventilsitzes belastet und der Hub des Sperrventilskörpers wird durch eine mechanische Betätigung erzeugt.
Das Abheben des Vorsteuerventilkörpers von seinem Sitz erfolgt entweder über eine rein mechanische Anlenkung, beispielsweise über eine Aufstoßschräge an einem Ventilschieber eines Wegeventils und einem daran aufgleitenden Stößel, oder sie erfolgt durch einen druckbeaufschlagten Kolben, über den der Vorsteuerventilkörper von seinem Sitz abgehoben wird.
Ein Sperrventil vom ersten Typ und von erster Betätigungsart zeigt die Offenlegungsschrift DE 10 2011 013 176 A1 . Das Sperrventil ist in integrierter Bauweise ausgeführt, da der Vorsteuerventilsitz am Sperrventilkörper ausgebildet ist. Bei dieser Lösung ist ein gesonderter Steuerschieber vorgesehen, der quer zur Schließrichtung des Sperr- und des Vorsteuerventils angeordnet ist. Er hat beidseitig einer Einschürung zwei Aufstoßschrägen. Der Stößel ist in Anlage mit der Einschnürung und mit dem Vorsteuerventilkörper und hat eine zu einer Bodenfläche des Sperrventilkörpers beabstandete Radialschulter. Zum Entsperren des Sperrventils wird der Steuerschieber betätigt, so dass der Stößel an der Aufstoßschräge aufgleitet, angehoben wird und so den Vorsteuerventilkörper von seinem Sitz abhebt. Es folgt die Druckentlastung des rückwärtigen Druckraums des Sperrventilkörpers. Mit einem weiteren, kleinen Hub erreicht die Radialschulter den Boden des Sperrventilkörpers und beginnt diesen zwangsgeführt von seinem Sperrventilsitz abzuheben.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass ein gesonderter Steuerschieber inklusive elektrischer und hydraulischer Energieversorgung bereitgestellt werden muss, was einen hohen vorrichtungstechnischen Aufwand darstellt.
Um diesen zu verringern, sind Lösungen bekannt, bei denen die Kegelmantelfläche an einem Ventilschieber eines ohnehin vorhandenen Wegeventils der Steuervorrichtung ausgebildet ist. Eine solche Lösung ist beispielsweise aus dem Datenblatt RD 66136 oder RD 66130 der Anmelderin bekannt. Gemeinsam ist beiden Lösungen die mechanische Betätigung des Vorsteuerventilkörpers über den Stößel und eine am Ventilschieber ausgebildete Aufstoßschräge. In der Lösung RD 66136 wird wie bereits beschrieben der rückwärtige Druckraum des Sperrventilkörpers entlastet, im zweiten Fall hingegen wird ein unterhalb des Sperrventilsitzes angeordneter Zwischenraum belastet, um die Öffnungskraft des Sperrventils möglichst gering zu halten.
Diese mechanische Betätigung über den Ventilschieber hat den Nachteil, dass am Ventilschieber bei bestimmten Hubpositionen des Ventilschiebers und Stößels eine Kraftspitze auftritt. Eine Positionierung des Ventilschiebers über eine Betätigungskraft entgegen einer Regelfeder, beispielsweise direktmagnetisch oder über Steuerdruck eines Druckreduzierventils, ist damit nicht mehr möglich. Für solche Lösungen kann daher eine Lageregelung des Ventilschiebers mit Wegerfassung zum Einsatz kommen, was jedoch vorrichtungstechnisch aufwändig ist. Des Weiteren weisen beide genannten Lösungen eine etwa T-förmige Anordnung des Ventilschiebers mit Bezug zur Mittelachse des Sperr- und Vorsteuerventilkörpers auf, was sich als bauraumintensiv erweist.
Den ersten Nachteil behebt eine Lösung der Anmelderin, die als SB33-EHS2 bekannt ist. Hier wird der Stößel über einen Kolben mechanisch unabhängig vom Ventilschieber hydraulisch betätigt. Auch diese Lösung weist allerdings nach wie vor die T-Anordnung auf. Dem zweiten Nachteil widmet sich eine als SCV 350 bekannte Lösung des Herstellers Bucher Hydraulics, bei der das Sperrventil und das Vorsteuerventil in aufgelöster Bauweise im Ventilgehäuse angeordnet sind. Auch hier wird der Vorsteuerventilkörper über einen Stößel und eine Aufstoßschräge des Ventilschiebers betätigt, jedoch ist aufgrund der aufgelösten Bauweise eine von der T-Anordnung abweichende Anordnung des Sperrventils ermöglicht. So sind die Mittelachse des Sperrventils und des Ventilschiebers in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet, wodurch Bauraum einsparbar ist.
Insbesondere beim Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen der Landwirtschaft, beispielsweise einem Traktor, wird häufig ein sogenannter „Freigang“ des hydraulischen Verbrauchers benötigt. In diesem sind Vorlauf und Rücklauf des Verbrauchers mit dem Tank verbunden und die dem Verbraucher zugeordnete Last soll durch äußere Krafteinwirkung bewegbar sein. Das Sperrventil muss dann ein Nachsaugen ermöglichen, wenn der Verbraucher, beispielsweise ein Zylinder, durch eine äußere Kraft bewegt wird. Ein Druck in einer der Zylinderkammern wird dabei geringer als der Tankdruck, wodurch Öl vom Tank in die Zylinderkammer nachfließt. Dabei muss verhindert werden, dass durch den entstehenden Unterdruck das Sperrventil schließt. Das ist leicht dadurch zu verhindern, dass der Sperrventilkörper an seinem Sitz mechanisch offen gehalten wird, wie es beispielsweise bei den in den Datenblättern RD 66134 und RD 66130 gezeigten Lösungen über die Radialschulter des Stößels und die Kegelmantelfläche sichergestellt ist. Die gleiche Aufgabe erfüllt der hydraulisch betätigte Kolben der als SB33-EHS2 bekannten Lösung. Für die beiden erstgenannten Lösungen ergibt sich der Nachteil, dass der komplette Hub des Stößels, und damit der Öffnungshub des Sperrventilkörpers, nur über die Kegelmantelfläche am Ventilschieber erzeugt werden kann, wodurch dieser einen großen Durchmesser aufweisen muss, was vorrichtungstechnisch aufwendig und teuer ist. Zudem wird dadurch der Bauraumbedarf weiter erhöht. Eine vergleichbare Problematik zeigt sich für die als SB33-EHS2 bekannte Lösung. Bei der Lösung von Bucher Hydraulics liegt dieses Problem nicht vor, da der Sperrventilkörper nicht zwangsweise mechanisch offen gehalten wird. Stattdessen verhindert ein zusätzliches Rückschlagventil zwischen dem Vorsteuer- und dem Sperrventil ein Überströmen von Druckmittel aus dem Tank in den rückwärtigen Druckraum des Sperrventilkörpers. So bleibt dort der Druck ausreichend gering und der Sperrventilkörper ist hydraulisch offengehalten. Nachteilig hierbei ist jedoch der zusätzliche vorrichtungstechnische Aufwand des Rückschlagventils.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung mit vorgesteuertem Sperrventil in aufgelöster Bauweise zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik einen geringeren Bauraumbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der hydraulischen Steuervorrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 15 beschrieben.
Eine hydraulische Steuervorrichtung, insbesondere für eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere eine Landmaschine, wie beispielsweise einen Traktor, hat ein Ventilgehäuse mit einem ersten Arbeitsanschluss zur Druckmittelversorgung, insbesondere zur Druckmittelzufuhr und -abfuhr, eines hydraulischen Verbrauchers. Des Weiteren hat die Steuervorrichtung, insbesondere das Ventilgehäuse, einen ersten Druckraum, der mit einer Druckmittelquelle, insbesondere einer hydrostatischen Pumpe, und einer Druckmittelsenke, beispielsweise einem Tank, in Druckmittelverbindung bringbar ist. Dabei ist das Ventilgehäuse vom ersten Arbeitsanschluss hin zum ersten Druckraum von einem Druckmittelströmungspfad durchsetzt, an dem ein Sperrventilsitz ausgebildet ist, dem ein im Ventilgehäuse insbesondere axial beweglich aufgenommener Sperrventilkörper zugeordnet ist. Über den Sperrventilsitz und den Sperrventilkörper ist somit ein Sperrventil der Steuervorrichtung ausgebildet. Über dieses ist der Druckraum gegen den ersten Arbeitsanschluss absperrbar, wobei das Sperrventil, wie es die folgende Beschreibung zeigen wird, entsperrbar ist, so dass es in beiden Richtungen durchströmbar ist. Ein von einer Rückseite des Sperrventilkörpers, die vom Sperrventilsitz abgewandt ist, abschnittsweise begrenzter Steuerdruckraum ist in insbesondere gedrosselter Druckmittelversorgung mit dem ersten Arbeitsanschluss. Über den im Steuerdruckraum anstehenden Druck ist der Sperrventilkörper in Richtung des Sperrventilsitzes belastet. Die Steuervorrichtung weist weiterhin einen gesondert vom Sperrventilkörper ausgebildeten Vorsteuerventilsitz auf, dem ein im Ventilgehäuse insbesondere axial beweglicher Vorsteuerventilkörper zugeordnet ist. Über den Vorsteuerventilsitz und Vorsteuerventilkörper ist somit ein Vorsteuerventil ausgebildet, wobei das Vorsteuerventil und das Sperrventil in aufgelöster Bauweise vorgesehen sind. Der Vorsteuerventilkörper ist über einen, insbesondere im Ventilgehäuse axial beweglich aufgenommen, Stößel vom Vorsteuerventilsitz abhebbar, wodurch der Steuerdruckraum über den Vorsteuerventilsitz mit der Druckmittelsenke verbindbar, insbesondere verbunden ist. Erfindungsgemäß sind die Ventilkörper und der Stößel in Richtung eines Hubes des Stößels im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet.
Verglichen mit der Steuervorrichtung in aufgelöster Ventilbauweise des Standes der Technik ist durch die fluchtende Anordnung eine Fertigung und Montage der beiden Ventile weniger aufwändig und Bauraum wird eingespart.
Die erfindungsgemäße aufgelöste Bauweise bedeutet, dass der Vorsteuerventilkörper nicht innerhalb des Sperrventilkörpers angeordnet ist, wodurch die Ventilkörper kostengünstig aus Kunststoff gefertigt sein können.
Besonders bevorzugt sind auch die Ventilsitze in Richtung des Hubes des Stößels im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet, sodass für alle Komponenten des Sperr- und Vorsteuerventils nur eine Achse bearbeitet werden muss.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Ventilkörper und der Stößel derart ausgebildet und angeordnet, dass ihre Mittelachsen, entlang denen sie beweglich sind, im Wesentlichen fluchten.
Das Sperrventil kann auch als Lasthalteventil bezeichnet werden, wobei die Entsperrung über die Druckentlastung des Steuerdruckraumes bei abgehobenem Vorsteuerventilkörper eine nur geringe Öffnungskraft erfordert.
Vorzugsweise ist der Vorsteuerventilkörper über den Druck im Steuerdruckraum in Richtung des Vorsteuerventilsitzes belastet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist im Steuerdruckraum eine Feder angeordnet, die einerseits gehäusefest abgestützt und andererseits am Sperrventilkörper abgestützt ist, so dass letztgenannter in Richtung des Sperrventilsitzes belastet ist. Über die Feder kann als Vorzugslage eine Sperrstellung des Sperrventilkörpers vorgegeben werden.
Die Druckmittelverbindung des ersten Arbeitsanschlusses mit dem Steuerdruckraum ist vorzugsweise über wenigstens einen, den Sperrventilkörper durchsetzenden Druckmittelkanal ausgebildet. Dieser weist vorzugsweise eine Drosselstelle auf. Alternativ dazu kann das Ventilgehäuse von einem Druckmittelkanal durchsetzt sein.
Vorzugsweise ist ein Querschnitt des Vorsteuerventilsitzes kleiner als ein Querschnitt des Sperrventilsitzes. Auf diese Weise bedarf es einer vergleichsweise geringen Öffnungskraft zum Abheben des Vorsteuerventilkörpers von seinem Vorsteuerventilsitz.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind der Sperrventilsitz und der Vorsteuerventilsitz einander zugewandt angeordnet, wobei Schließrichtungen der beiden zugeordneten Ventilkörper entgegengesetzt sind.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Stößel mit einem Kolben gekoppelt und über diesen hydraulisch betätigbar. Verglichen mit der Lösung des Standes der Technik in aufgelöster Ventilbauweise, bei der der Stößel über eine Schräge eines Ventilschiebers betätigbar ist, bietet die hydraulische Betätigung zum einen die Möglichkeit einer variablen, flexibleren Anordnung des Stößels – insbesondere unabhängig von einem Ventilschieber der Steuervorrichtung. Zudem wird der Ventilschieber nicht mit Aufstoßkräften des Stößels belastet und kann kraftgeregelt sein.
Vom Kolben ist im Ventilgehäuse vorzugsweise ein erster Zylinderraum abschnittsweise begrenzt, der in Richtung eines Abhebens des Vorsteuerventilkörpers vom Vorsteuerventilsitz wirksam ist, und der mit der Druckmittelquelle und der Druckmittelsenke in Druckmittelverbindung bringbar ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist über den Kolben vom ersten Zylinderraum ein zweiter Zylinderraum getrennt, der mit der Druckmittelsenke und mit einem bezogen auf den Steuerdruckraum jenseits des Vorsteuerventilsitzes angeordneten Bodenraum des Vorsteuerventilsitzes in Druckverbindung ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind in einer Schließrichtung des Sperrventilkörpers der Kolben, der Vorsteuerventilsitz und der Sperrventilsitz in eben dieser Folge hintereinander angeordnet.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ventilkörper und des Stößels ergibt es sich, dass der Querschnitt des Kolbens verglichen mit dem Stand der Technik in aufgelöster Ventilbauweise bedeutend größer gewählt werden kann. Besonders bevorzugt ist ein Querschnitt des Kolbens, insbesondere eine den ersten Zylinderraum begrenzende erste Kolbenfläche, größer als ein Querschnitt des Sperrventilsitzes. Je größer der Querschnitt des Kolbens ist, umso geringer ist der benötigte Betätigungsdruck im ersten Zylinderraum, um den Vorsteuerventilkörper von seinem Vorsteuerventilsitz abzuheben. Da dieser Druck in der Regel von der hydrostatischen Pumpe permanent, also selbst wenn diese lastfrei betrieben wird (bei Konstantpumpe Neutralumlauf), bereitgestellt werden muss, ist eine Energieeinsparung umso größer, je größer der genannte Querschnitt des Kolbens ausgestaltet, da die Pumpe dann einen umso geringeren Stand-by-Druck bereitstellen kann. Es kann daher auch auf eine gesondert für diesen Zweck vorzusehende Steuerdruckversorgung verzichtet werden. Dies entspricht einer Reduktion der Betriebskosten.
In einer mit besonders wenig Aufwand zu fertigenden Weiterbildung sind der Kolben, der Vorsteuerventilsitz und der Sperrventilsitz in einer Ventilbohrung, insbesondere des Ventilgehäuses, angeordnet, die ausgehend vom Kolben hin zum letzten der Ventilsitze stufig verjüngt ausgebildet ist. Dadurch sind die Ventilkörper, die Ventilsitze, und andere gegebenenfalls zur Ausbildung der Ventile notwendigen Teile, auf einfache Weise und von nur einer Seite montierbar. Dadurch kann beispielsweise auf eine zur Montage benötigte Teilung des Ventilgehäuses verzichtet werden.
Ein Vorsteuerventilsitz mit kleinerem Querschnitt als die Ventilbohrung kann bereitgestellt werden, indem in der Ventilbohrung ein erstes Einsatzteil angeordnet ist, an dem der Vorsteuerventilsitz ausgebildet ist.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung hat die Steuervorrichtung einen zusätzlichen Ventilsitz, der an einem Druckmittelströmungspfad vom Vorsteuerventilsitz hin zum Steuerdruckraum ausgebildet ist, und über den dieser Druckmittelströmungspfad absperrbar ist. Bevorzugt sind der zusätzliche Ventilsitz und der Vorsteuerventilsitz einander zugewandt angeordnet und der Vorsteuerventilkörper ist auch dem zusätzlichen Ventilsitz zugeordnet, was durch die erfindungsgemäß fluchtende Anordnung ermöglicht ist. Auf diese Weise kann der Vorsteuerventilkörper entweder den Vorsteuerventilsitz oder den zusätzlichen Ventilsitz absperren. Verglichen mit der Lösung des Standes der Technik mit aufgelöster Ventilbauweise erfüllt somit der Vorsteuerventilkörper alleine eine Sperrfunktion in zwei entgegengesetzten Richtungen. Die erfindungsgemäße Lösung ist somit vorrichtungstechnisch einfacher ausgebildet als die genannte Lösung des Standes der Technik.
Wie bereits für den Vorsteuerventilsitz besprochen, erweist es sich auch für den zusätzlichen Ventilsitz vorteilhaft, wenn für ihn in der Ventilbohrung ein zusätzliches Einsatzteil angeordnet ist. Dadurch ist der Vorsteuerventilkörper auf einfache Weise zwischen seinen beiden Ventilsitzen montierbar.
Vorzugsweise ist der Vorsteuerventilkörper zwischen dem Vorsteuerventilsitz und dem zusätzlichen Ventilsitz frei beweglich angeordnet, das heißt er ist nicht fest mit dem Stößel verbunden. Der Stößel kann auf den Vorsteuerventilkörper somit allein Druckkräfte und keine Zugkräfte übertragen. Ist der Stößel vom Vorsteuerventilkörper zurückgezogen, so kann letztgenannter sich zwischen dem Vorsteuerventilsitz und dem zusätzlichen Ventilsitz in Abhängigkeit der Drücke im Steuerdruckraum und im Bodenraum bewegen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein maximaler Hub des mit dem Vorsteuerventilkörper gekoppelten Kolbens, wenn also der Stößel in Anlage mit dem Vorsteuerventilkörper ist, in Richtung des Abhebens kleiner als ein maximaler Hub des Vorsteuerventilkörpers zwischen seinen beiden Ventilsitzen. Dadurch kann der Kolben, selbst wenn der erste Zylinderraum mit Druckmittel beaufschlagt wird, den Vorsteuerventilkörper nicht in den zusätzlichen Ventilsitz pressen und den Steuerdruckraum vom Bodenraum des Vorsteuerventilsitzes absperren. Stattdessen ist in diesem Fall eine permanente Druckmittelversorgung vom Steuerdruckraum über den zusätzlichen Ventilsitz, den Vorsteuerventilsitz und den Bodenraum hin zur Druckmittelsenke gegeben, so dass der Steuerdruckraum andauernd entlastet ist.
Vorzugsweise ist der Vorsteuerventilkörper zwischen dem Vorsteuerventilsitz und dem zusätzlichen Ventilsitz ungeführt. Besonders bevorzugt ist der Vorsteuerventilkörper als Kugel ausgeführt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Sperrventilkörper entlang seiner Mittelachse mit zwei radial erweiterten Endabschnitten und zwischen diesen mit einem radial verjüngten Mittelabschnitt ausgebildet, der mit einem am ersten Arbeitsanschluss anstehenden Lastdruck beaufschlagbar ist. Dabei ist ein hydraulisch wirksamer Querschnitt des Mittelabschnittes in Richtung hin zum Sperrventilsitz kleiner als ein hydraulisch wirksamer Querschnitt des Mittelabschnittes in Richtung weg vom Sperrventilsitz. Die Differenz dieser beiden Querschnitte entspricht einer Kreisringfläche, an der bei Beaufschlagung mit Lastdruck eine Öffnungskraft angreift, durch die der Sperrventilkörper bei druckentlastetem Steuerdruckraum vom Sperrventilsitz abheben kann. Bei entsprechender Dimensionierung der hydraulisch wirksamen Querschnitte kann so auf ein mechanisch erzwungenes Abheben des Sperrventilkörpers zugunsten eines rein hydraulischen Abhebens verzichtet werden. Gegenüber den Lösungen des Standes der Technik mit mechanischer Zwangsführung und am Ventilschieber abgestütztem Stößel ergibt sich die Entkopplung der Abhebebewegung des Sperrventilkörpers vom Ventilschieber, was sowohl für die Auslegung des Durchmessers des Ventilschiebers und dessen Hubsteuerung /-regelung einen Vorteil darstellt.
Um die Druckmittelversorgung des hydraulischen Verbrauchers gezielt steuern zu können, weist die Steuervorrichtung in einer bevorzugten Weiterbildung ein stetig verstellbares Wegeventil auf, das zumindest mit dem ersten Druckraum und dem ersten Zylinderraum in Druckmittelverbindung ist. Zudem hat es einen Druckanschluss, der mit der Druckmittelquelle verbindbar ist, und eine Tankanschluss, der mit der Druckmittelsenke verbindbar ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Steuervorrichtung einen zweiten Arbeitsanschluss, der zur Druckmittelversorgung des hydraulischen Verbrauchers vorgesehen ist. Dabei ist der erste Arbeitsanschluss vorzugsweise mit einem Vorlauf und der zweite Arbeitsanschluss vorzugsweise mit einem Rücklauf des hydraulischen Verbrauchers verbindbar. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung derart ausgestaltet, das diese Belegung mit dem Vorlauf beziehungsweise Rücklauf mit einer Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers wechseln kann.
Um den hydraulischen Verbraucher unter Lastfreiheit, wenn er also nicht über die hydraulische Steuervorrichtung angetrieben wird, bewegen zu können, hat das Wegeventil vorzugsweise eine Freigangsstellung. Über diese sind der erste Druckraum, und damit mittelbar auch der erste Arbeitsanschluss, und der zweite Arbeitsanschluss mit der Druckmittelsenke verbindbar, insbesondere verbunden.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist über die Freigangsstellung der Druckanschluss mit dem ersten Zylinderraum verbunden.
Darüber hinaus hat das Wegeventil vorzugsweise eine Sperrstellung, über die der erste Druckraum, und damit mittelbar auch der erste Arbeitsanschluss, und der zweite Arbeitsanschluss sowohl von der Druckmittelquelle als auch von der Druckmittelsenke trennbar, insbesondere getrennt sind.
Dabei ist in der Sperrstellung vorzugsweise der erste Zylinderraum mit dem Tankanschluss verbunden.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Ventilgehäuse eine im Wesentlichen zylindrische Ventilschieberbohrung auf, in der ein Ventilschieber des Wegeventils entlang einer Mittelachse axial beweglich aufgenommen ist. Vorzugsweise ist diese Mittelachse etwa parallel zu einer der Mittelachsen der Ventilkörper bzw. des Stößels, wodurch verglichen mit der Lösung des Standes der Technik mit aufgelöster Ventilbauweise die Steuervorrichtung weniger Bauraum beansprucht.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Steuervorrichtung auch für den zweiten Arbeitsanschluss ein Sperrventil und ein Vorsteuerventil, wie es gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, auf.
Vorzugsweise ist das Ventilgehäuse als Ventilscheibe oder als Ventilblock, insbesondere in lastfühlender „Load Sensing-“Bauweise oder in lastfühlender Bauweise mit lastdruckunabhängiger Durchflussverteilung (LUDV), ausgestaltet.
Mehrere solcher Ventilscheiben oder Ventilblöcke sind in einer Weiterbildung platzsparend miteinander zu einer hydraulischen Steuervorrichtung gefügt oder verbunden, über die mehrere hydraulische Verbraucher mit Druckmittel versorgbar sind.
Wenigstens einer der Ventilsitze ist vorzugsweise im Wesentlichen ringförmig, insbesondere rotationssymmetrisch zur Mittelachse des ihm zugeordneten Ventilkörpers ausgebildet. Vorzugsweise sind die Ventilsitze konzentrisch zur Mittelachse ihres jeweils zugeordneten Ventilkörpers.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das erste oder sind beide Einsatzteile über in die Ventilbohrung eingeschraubte Buchsen ausgebildet. In einer bevorzugten Weiterbildung weist das erste Einsatzteil eine Durchgangsausnehmung auf, die vom Stößel durchsetzt ist, und über die der Bodenraum mit dem zweiten Zylinderraum verbunden ist.
Die Steueranordnung ist vorzugsweise die einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Landmaschine, besonders bevorzugt die eines Traktors.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuervorrichtung in zwei Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Steuervorrichtung mit einem vorgesteuerten Sperrventil in einer schematischen Darstellung, und
2 die in einem Steuerblock aufgenommene hydraulische Steuervorrichtung gemäß 1 in einer Schnittdarstellung.
1 zeigt eine hydraulische Steuervorrichtung 1 eines Traktors (nicht dargestellt), über die ein als doppelt wirkender Differentialzylinder ausgebildeter hydraulischer Verbraucher 6 (z.B. zur Betätigung eines Frontladers) mit Druckmittel versorgbar ist. Die Druckmittelversorgung erfolgt über eine, in diesem Fall mit konstantem Verdrängungsvolumen ausgestaltete, hydrostatische Pumpe 2. Sie saugt Druckmittel aus einem Tank 4 an. Weiterhin ist ein (nicht gezeigter) Neutralumlaufkanal vorgesehen.
Die Steuervorrichtung 1 hat einen Druckanschluss P, der mit der hydrostatischen Pumpe 2 verbunden ist, einen Tankanschluss T, der mit einem Tank 4 verbunden ist, einen ersten Arbeitsanschluss 12, der mit einem Kolbenraum 8 des Verbrauchers 6 verbunden ist und einen zweiten Arbeitsanschluss 14, der mit einem Ringraum 10 des Verbrauchers 6 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 1 umfasst ein stetig verstellbares Wegeventil 22, ein Sperrventil 56 und ein Vorsteuerventil 58. Weiterhin ist die Steuervorrichtung 1 in einem Ventilgehäuse 60 aufgenommen, von dem aufgrund der halbschematischen Darstellung der 1 und aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich der Bruchteil gezeigt ist, in dem die Ventile 56, 58 angeordnet sind.
Das Wegeventil 22 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in drei funktionale Abschnitte 24, 30, 40 unterteilt dargestellt. Sie stellen Abschnitte eines Ventilschiebers 32 (vergleiche 2) dar, was gemäß 1 über ein Koppelelement 46, das die Abschnitt 24, 30, 40 verbindet, symbolisiert wird.
Das Wegeventil 22 hat eine erste Arbeitsstellung 50, eine Sperrstellung 48, eine zweite Arbeitsstellung 52 und eine Freigangsstellung 54.
Der erste Abschnitt 24 hat die Funktion einer Zumessblende, der zweite Abschnitt 30 die Funktion der Einstellung einer Bewegungsrichtung des Verbrauchers 6 und der dritte Abschnitt 40 die Funktion der Betätigung des Vorsteuerventils 58.
Im Ventilgehäuse 60 sind das Sperrventil 56 und das Vorsteuerventil 58 entlang einer Mittelachse 78 etwa koaxial angeordnet. Im Ventilgehäuse 60 ist ein Sperrventilsitz 16 ausgebildet, über den der erste Arbeitsanschluss 12 gegen einen ersten Druckraum 17, der in Druckmittelverbindung mit dem Wegeventil 22 ist, absperrbar ist. Dem Sperrventil 16 ist ein Sperrventilkörper 62 des Sperrventils 56 zugeordnet und über eine gehäuseseitig abgestützte Feder 70 in Richtung des Sperrventilsitzes 16 vorbelastet. Der Sperrventilkörper 62 weist in etwa die Form einer Hantel auf mit einem zwischen zwei Endabschnitten angeordneten, verjüngten Mittelabschnitt. Die Verjüngung des Mittelabschnitts dient nur der Freigabe von zusätzlichem Strömungsquerschnitt und kann auch entfallen.
In einem vom Ventilgehäuse 60 und diesem Mittelabschnitt begrenzten Druckraum mündet ein Druckmittelkanal, der mit dem ersten Arbeitsanschluss 12 verbunden ist. Am Mittelabschnitt steht somit etwa der Druck am ersten Arbeitsanschluss 12, insbesondere der Lastdruck im Kolbenraum 8, an. Einer der gegen den Mittelabschnitt radial erweiterten Endabschnitte des Sperrventilkörpers 62 liegt in der Sperrstellung am Sperrventilsitz 16 an und weist einen kleineren Querschnitt auf, als der andere im Ventilgehäuse 60 geführte Endabschnitt des Sperrventilkörpers 62. Daraus weist der Ventilkörper 62 eine öffnend wirkende, ringförmige Differenzfläche auf, an der eine aus dem Lastdruck resultierende Öffnungskraft am Sperrventilkörper 62 angreift.
Am Mittelabschnitt weist der Sperrventilkörper 62 eine durchgängige Querbohrung 64 auf, die über einen Längskanal mit einem rückwärtigen Steuerdruckraum 72 des Sperrventils 56 in Druckmittelverbindung ist. Die Querbohrung muss nicht durchgängig sein. Entscheidend ist ihre Drosselwirkung bei der Verbindung des Lastanschlusses 12 mit dem Steuerdruckraum 72. In dem Steuerdruckraum 72 ist die Feder 70 angeordnet.
Der Steuerdruckraum 72 ist über eine koaxiale Durchgangsbohrung mit einem Druckraum des Vorsteuerventils 58 verbunden. In diesem Druckraum ist ein als Kugel ausgebildeter Vorsteuerventilkörper 74 ungeführt aufgenommen, der sich entlang der Mittelachse 78 zwischen einem Vorsteuerventilsitz 18 und einem zusätzlichen Ventilsitz 20 bewegen kann.
Der Vorsteuerventilkörper 74 ist über einen Stößel 76 mit einem im Ventilgehäuse 60 aufgenommenen Kolben 82 koppelbar, bzw. gekoppelt. Der Kolben 82 und der Stößel 76 sind dabei fest verbunden, der Vorsteuerventilkörper 74 liegt hingegen lediglich an einem Endabschnitt des Stößels 76 an. So kann vom Stößel 76 auf den Vorsteuerventilkörper 74 nur eine Druckkraft und keine Zugkraft übertragen werden. Vom Kolben 82 ist im Ventilgehäuse 60 ein kolbenflächenseitiger erster Zylinderraum 84 von einem stößelseitigen, ringförmigen zweiten Zylinderraum 86 getrennt. Der erste Zylinderraum 84 ist mit dem Wegeventil 22 verbunden. Der zweite Zylinderraum 86 ist mit einem Bodenraum des Vorsteuerventils 58, der über den Vorsteuerventilsitz 18 vom den Vorsteuerventilkörper 74 aufnehmenden Druckraum getrennt ist, verbunden. Beide, der zweite Zylinderraum 86 und der Bodenraum, sind in permanenter Druckmittelverbindung mit dem Tankanschluss T der Steuervorrichtung 1, beziehungsweise mit dem Tank 4.
Die folgende Beschreibung des Wegeventils 22 und der Funktionsweise der Steuervorrichtung 1 erfolgt anhand der 2 mit Bezug zur 1. 2 zeigt die Steuervorrichtung 1 in einem durch die Mittelachse 78 und eine Mittelachse 80 eines Ventilschiebers 32 des Wegeventils 22 geführten Längsschnitt. 2 zeigt die konstruktive Ausgestaltung des Sperrventils 56, des Vorsteuerventils 58 und des Kolbens 82 detaillierter als 1. Zu erkennen ist, dass der Kolben 82, das Vorsteuerventil 58 und das Sperrventil 56 in einer stufig ausgebildeten Sacklochbohrung im Ventilgehäuse 60 angeordnet sind. Dabei verringert sich ein Durchmesser der Bohrung vom Kolben 82 hin zum Ventilsitz 16 stufenförmig. Da der Vorsteuerventilsitz 18 kleiner als der Sperrventilsitz 16 ist, ergibt sich die Notwendigkeit, den Vorsteuerventilsitz 18 an einem gesonderten ersten Einsatzteil 92 auszubilden. Dieses ist in die Ventilbohrung eingeschraubt und vom Stößel 76 hin zum Vorsteuerventilkörper 74 durchgriffen. Über den Durchgriff ist die Druckmittelverbindung des Bodenraums des Vorsteuerventilsitzes 18 mit dem zweiten Zylinderraum 86 realisiert. Auch der zusätzliche Ventilsitz 20 ist, vergleichen mit dem Sperrventilsitz 16, klein, da auch er vom Vorsteuerventilkörper 74 geschlossen werden soll. Er ist daher an einem zusätzlichen Einsatzteil 90 ausgebildet, wobei über vom jeweiligen Ventilsitz 18, 20 berandete Sacklochausnehmungen der Einsatzteile 92, 90 der Druckraum gebildet ist, in dem der Vorsteuerventilkörper 66 frei beweglich aufgenommen ist. Die Ventilbohrung des Sperrventils 56, des Vorsteuerventils 58 und des Kolbens 82 ist durch eine Verschlussschraube 88 druckmitteldicht abgeschlossen.
2 zeigt die Abschnitte 24, 30 und 40 des Wegeventils 22. Der erste Abschnitt 24 weist dabei die Funktion einer Zumessblende auf, wobei zu diesem Zweck am Ventilschieber 32 ein Steuerbund 26 mit Steuerkerben 28 ausgebildet ist. Über Steuerkanten des Steuerbundes 26 ist dabei in Zusammenwirkung mit Steuerkanten des Ventilgehäuses 60 die Druckmittelverbindung des Druckanschlusses P mit einem Verbindungskanal V steuerbar. Letztgenannter verbindet den ersten Abschnitt 24 mit dem zweiten Abschnitt 30. Dieser hat Steuerbünde 34, 36 und 38, über deren Steuerkanten in Zusammenwirkung mit Steuerkanten des Ventilgehäuses 60 die beiden Arbeitsanschlüsse 12, 14 in Abhängigkeit der Stellungen 48, 50, 52, 54 (vergleiche 1) des Wegeventils 22 entweder beide über einen Druckmittelkanal T1 mit dem Tank 4 oder jeweils einzeln mit dem Druckanschluss P und dem Tankanschluss T, oder umgekehrt, verbindbar sind. Der zweite Abschnitt 30 hat somit die Funktion, die Bewegungsrichtung des Kolbens des hydraulischen Verbrauchers 6 zu steuern.
In der ersten Arbeitsstellung 50 (vergleiche 1) des Wegeventils 22 ist der bodenseitige, erste Druckraum 17 des Sperrventils 56 mit dem Druckanschluss P verbunden und der zweite Arbeitsanschluss 14 ist mit dem Tankanschluss T gemäß 1 verbunden. Somit fließt dem Kolbenraum 8 Druckmittel zu und vom Ringraum 6 Druckmittel ab.
Der dritte Abschnitt 40 dient der Betätigung des Kolbens 82 und hat Steuerbünde 42 und 44. Über deren Steuerkanten ist in Zusammenwirkung mit Steuerkanten des Ventilgehäuses 60 in der ersten Arbeitsstellung 50 und in der Sperrstellung 48 der erste Zylinderraum 84 mit dem Tankanschluss T verbunden, so dass der Vorsteuerventilkörper 74 vom Stößel 76 unbetätigt ist. Demgegenüber ist der erste Zylinderraum 84 über den dritten Abschnitt 40 des Wegeventils 22 in der zweiten Arbeitsstellung 52 und in der Freigangsstellung 54 mit dem Druckanschluss P verbunden, so dass der Vorsteuerventilkörper 74 auf den zusätzlichen Ventilsitz 20 gepresst ist, und ein Nachsaugen vom Tankanschluss T in den Steuerdruckraum 72 unterbunden ist. Bei Betätigung hebt also der Stößel 76 den Vorsteuerventilkörper 74 von seinem Vorsteuersitz 18 ab, aber der zusätzliche Ventilsitz 20 bleibt dabei frei. Er wird nur im Falle des Nachsaugens durch den Vorsteuerventilkörper 74 wie bei einem Rückschlagventil verschlossen.
Im Folgenden sei angenommen, dass eine Druckmittelbeaufschlagung des Kolbenraums 8 dem Heben einer Last eines Hubwerks eines Traktors entspricht. Gemäß 1 und 2 ist hierfür die erste Arbeitsstellung 50 des Wegeventils 22 vorgesehen. Wie bereits erwähnt ist dann der Druckanschluss P über die Steuerkerben 28 des Steuerbundes 26 mit dem Verbindungskanal V verbunden, wobei letztgenannter wiederum über die Steuerkante des Steuerbundes 36 mit dem ersten Druckraum 17 verbunden ist, an dem dann der Pumpendruck p ansteht und den Sperrventilkörper 62 von seinem Sperrventilsitz 16 abhebt, so dass Druckmittel zum ersten Arbeitsanschluss 12 strömen kann und den Kolben des hydraulischen Verbrauchers 6 entgegen der Last bewegt. Dementsprechend strömt Druckmittel aus dem Ringraum 10 über einen vom Steuerbund 38 und dem Ventilgehäuse 60 freigegebenen Öffnungsquerschnitt hin zum Druckmittelkanal T1 über den Tankanschluss T zum Tank 4 ab.
Zum Halten der Last wird der Ventilschieber 32 des Wegeventils 22 in die Sperrstellung 48 bewegt, wodurch der erste Druckraum 17, beziehungsweise der erste Arbeitsanschluss 12, und der zweite Arbeitsanschluss 14 vom Druckanschluss P, beziehungsweise Tankanschluss T, abgesperrt sind. Dabei wirkt der durch die Querbohrung 64 im Steuerdruckraum 72 geleitete Lastdruck am ersten Arbeitsanschluss 12 zum Einen schließend auf den Sperrventilkörper 62, so dass die Last des hydraulischen Verbrauchers 6 gehalten wird, und schließend auf den Vorsteuerventilkörper 74. Dieser kann den Stößel 76 und dadurch den Kolben 82 entgegen der Betätigungsrichtung verschieben, da über die Steuerkanten des Steuerbundes 42 der erste Zylinderraum 84 vom Druckanschluss P getrennt und stattdessen mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Dementsprechend wird der Vorsteuerventilkörper 74 in seinen Vorsteuerventilsitz 18 gepresst und verhindert die Druckentlastung des Steuerdruckraums 72.
Für ein Senken der Last, also einem Einfahren des Kolbens des Verbrauchers 13 in den Kolbenraum 8, wird der Ventilschieber 32 in die zweite Arbeitsstellung 52 verstellt. In dieser ist der Druckanschluss P mit dem Verbindungskanal V und dieser mit dem zweiten Arbeitsanschluss 14 verbunden, über den Druckmittel bei der genannten Bewegung des Kolbens in den Ringraum 10 nachgesaugt wird. Gleichzeitig wird in dieser Stellung über den dritten Abschnitt 40 der erste Zylinderraum 84 mit dem Pumpenanschluss P verbunden, so dass über den Kolben 82 und den Stößel 76 der Vorsteuerventilkörper 74 von seinem Vorsteuerventilsitz 18 abgehoben wird. Die Aufstoßkraft wird aufgrund der Größe des Kolbens 82 bereits beim im Neutralumlauf von der Pumpe 2 erzielten Druck erreicht. Dabei ist der Hub des Kolbens 82 derart bemessen, dass der Vorsteuerventilkörper 74 den zusätzlichen Ventilsitz 20 offen lässt. Demgemäß wird der Steuerdruckraum 72 über die beiden Ventilsitze 20, 18 hin zum Tankanschluss T entlastet. Aufgrund der Drosselwirkung der Querbohrung 64 stellt sich dabei im Steuerdruckraum 72 ein geringerer Druck ein, als am Mittelabschnitt des Sperrventilkörpers 62 (Lastdruck). Über die am Mittelabschnitt ausgebildete, hydraulisch wirksame Differenzfläche wird dann der Sperrventilkörper 62, wie bereits erwähnt, vom Sperrventilsitz 16 abgehoben und bleibt aufgrund der Druckverhältnisse verlässlich geöffnet. Dann fließt Druckmittel vom ersten Arbeitsanschluss 22 über den ersten Druckraum 17 und den Druckmittelkanal T1 hin zum Tankanschluss T und zum Tank 4 ab.
Die Freigangsstellung 54 dient dazu, den Kolben des hydraulischen Verbrauchers 6, beziehungsweise das Hubwerks des Traktors, durch äußere Krafteinwirkung bewegen zu können. Dementsprechend ist über den zweiten Abschnitt 30 des Wegeventils 22 eine Druckmittelverbindung beider Arbeitsanschlüsse 12, 14 mit dem Tank hergestellt. Zudem ist über den ersten Abschnitt 24 der Verbindungskanal V vom Druckanschluss P getrennt. Der erste Abschnitt 24 könnte in der Freigangstellung auch geöffnet sein, da in dieser Stellung ja bereits der zweite Abschnitt 30 den Verbindungskanal V absperrt. Praktisch wird dort aber der Lastdruck abgegriffen (Load Sensing „LS“), der in der Freigangstellung 54 null sein soll. Dabei ermöglicht das Sperrventil 56, beispielsweise für eine Bewegungsrichtung des Kolbens in Richtung des Ringraums 10, das Nachsaugen über den ersten Druckraum 17, den Sperrventilsitz 16 hin zum ersten Arbeitsanschluss 12. Dies ist dadurch möglich, dass der erste Zylinderraum 84, wie in der zweiten Arbeitsstellung auch, über den dritten Abschnitt 40 mit dem Pumpenanschluss P verbunden ist. Dadurch wird beim erwähnten Nachsaugen verhindert, dass Druckmittel vom Tankanschluss T in den dann einen kleineren Druck als Tankdruck aufweisenden Steuerdruckraum 72 nachgesaugt und der Sperrventilkörper 62 auf seinen Sperrventilsitz 16 gepresst wird. Stattdessen wird über den Vorsteuerventilkörper 74 wie in der zweiten Arbeitsstellung der zusätzliche Ventilsitz 20 abgesperrt und das Nachsaugen in den Steuerdruckraum 72 ist unterbunden. Somit bleibt der Sperrventilkörper 62 aufgrund des vergleichsweise hohen Tankdrucks im ersten Druckraum 17 und des vergleichsweise niedrigen Nachsaugedrucks am ersten Arbeitsanschluss 12 und im Steuerdruckraum 72 vom Sperrventilsitz 16 abgehoben.
Erfindungsgemäß sind alle Komponenten des Sperrventils 56 und des Vorsteuerventils 58 – die Verschlussschraube 88, der Kolben 82, der Stößel 76, das erste Einsatzteil 92, der Vorsteuerventilsitz 18, der kugelförmige Vorsteuerventilkörper 74, der zusätzliche Ventilsitz 20, das zusätzliche Einsatzteil 90, die Feder 70, der Sperrventilkörper 62 und der Sperrventilsitz 16 – in einer Achse angeordnet.
Offenbart ist eine hydraulische Steuervorrichtung mit einem Sperrventil, über das ein hydraulischer Verbraucher mit Druckmittel versorgbar und seine Last im Wesentlichen leckagefrei haltbar ist. Das Sperrventil ist dabei über ein Vorsteuerventil der Steuervorrichtung vorgesteuert, so dass Öffnungskräfte des Sperrventils klein gehalten sind. Das Vorsteuerventil ist hydraulisch betätigbar und mit dem Sperrventil in aufgelöster Bauweise ausgebildet. Dabei sind Mittelachsen eines Sperrventilkörpers und eines Vorsteuerventilkörpers mit einer Mittelachse eines Betätigungskolbens des Vorsteuerventils etwa koaxial angeordnet, beziehungsweise fluchten.
Bezugszeichenliste

1: hydraulische Steuervorrichtung
2: hydrostatische Pumpe
4: Tank
6: hydraulischer Verbraucher
8: Kolbenraum
10: Ringraum
12: erster Arbeitsanschluss
14: zweiter Arbeitsanschluss
16: Sperrventilsitz
17: erster Druckraum
18: Vorsteuerventilsitz
20: zusätzlicher Ventilsitz
22: Wegeventil
24: erster Abschnitt
26: Steuerbund
28: Steuerkerben
30: zweiter Abschnitt
32: Ventilschieber
34, 36, 38: Steuerbund
40: dritter Abschnitt
42, 44: Steuerbund
46: Koppelelement
48: Sperrstellung
50: erste Arbeitsstellung
52: zweite Arbeitsstellung
54: Freigangsstellung
56: Sperrventil
58: Vorsteuerventil
60: Ventilgehäuse
62: Sperrventilkörper
64: Querbohrung
66: öffnender hydraulisch wirksamer Querschnitt
68: sperrender hydraulisch wirksamer Querschnitt
70: Feder
72: Steuerdruckraum
74: Vorsteuerventilkörper
76: Stößel
78, 80: Mittelachse
82: Kolben
84: erster Zylinderraum
86: zweiter Zylinderraum
88: Verschlussschraube
90: zusätzliches Einsatzteil
92: erstes Einsatzteil
T: Tankanschluss
P: Druckanschluss
V: Verbindungskanal
T1, T2, T3: Druckmittelkanal zum Tank

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011013176 A1 [0007]

Claims

Hydraulische Steuervorrichtung mit einem Ventilgehäuse (60) mit einem ersten Arbeitsanschluss (12) zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers (6), und mit einem ersten Druckraum (17), der mit einer Druckmittelquelle (2) und einer Druckmittelsenke (4) in Druckmittelverbindung bringbar ist, wobei das Ventilgehäuse (60) vom ersten Arbeitsanschluss (12) hin zum ersten Druckraum (17) von einem Druckmittelströmungspfad durchsetzt ist, an dem ein Sperrventilsitz (16) ausgebildet ist, dem ein im Ventilgehäuse (60) beweglich aufgenommener Sperrventilkörper (62) zugeordnet ist, über den der erste Druckraum (17) gegen den ersten Arbeitsanschluss (12) absperrbar ist, wobei ein von einer Rückseite des Sperrventilkörpers (62) abschnittsweise begrenzter Steuerdruckraum (72), über dessen Druck der Sperrventilkörper (62) in Richtung des Sperrventilsitzes (17) belastet ist, in Druckmittelverbindung mit dem ersten Arbeitsanschluss (12) ist, und mit einem vom Sperrventilkörper (62) gesondert ausgebildeten Vorsteuerventilsitz (18), dem ein im Ventilgehäuse (60) beweglich aufgenommener Vorsteuerventilkörper (74) zugeordnet ist, der über einen Stößel (76) vom Vorsteuerventilsitz (18) abhebbar ist, wodurch der Steuerdruckraum (72) über den Vorsteuerventilsitz (18) mit der Druckmittelsenke (4) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörper (62, 74) und der Stößel (76) in Richtung eines Hubes des Stößels im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sperrventilsitz (16) und der Vorsteuerventilsitz (18) einander zugewandt angeordnet sind, und wobei Schließrichtungen des Sperrventilkörpers (62) und des Vorsteuerventilkörpers (74) einander entgegengesetzt sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stößel (76) mit einem Kolben (82) gekoppelt ist, über den er hydraulisch betätigbar ist und von dem ein erster Zylinderraum (84) zumindest abschnittsweise begrenzt ist, der in Richtung eines Abhebens des Vorsteuerventilkörpers (74) vom Vorsteuerventilsitz (18) wirksam ist, und der mit der Druckmittelquelle (2) und der Druckmittelsenke (4) in Druckmittelverbindung bringbar ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei über den Kolben (82) vom ersten Zylinderraum (84) ein zweiter Zylinderraum (86) getrennt ist, der mit der Druckmittelsenke (4) und mit einem Bodenraum des Vorsteuerventilsitzes (18) in Druckmittelverbindung ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei in einer Schließrichtung des Sperrventilkörpers (62) der Kolben (82), der Vorsteuerventilsitz (18) und der Sperrventilsitz (16) in genannter Folge hintereinander angeordnet sind.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei ein Querschnitt des Kolbens (82) größer ist als ein Querschnitt des Sperrventilsitzes (16).
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Kolben (82), der Vorsteuerventilsitz (18) und der Sperrventilsitz (16) in einer Ventilbohrung angeordnet sind, die ausgehend vom Kolben (82) hin zum letzten (16) der Ventilsitze (16, 18) stufig verjüngt ausgebildet ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 7 mit einem in der Ventilbohrung angeordneten ersten Einsatzteil (92), an dem der Vorsteuerventilsitz (18) ausgebildet ist.
Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einem zusätzlichen Ventilsitz (20), der an einem Druckmittelströmungspfad vom Vorsteuerventilsitz (18) hin zum Steuerdruckraum (72) ausgebildet ist, und über den dieser Druckmittelströmungspfad absperrbar ist, wobei der zusätzliche Ventilsitz (20) und der Vorsteuerventilsitz (18) einander zugewandt angeordnet sind und dem zusätzlichen Ventilsitz (20) der Vorsteuerventilkörper (74) zugeordnet ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 9 mit einem in der Ventilbohrung angeordneten zusätzlichen Einsatzteil (90), an dem der zusätzliche Ventilsitz (20) ausgebildet ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 und nach Anspruch 3, wobei ein maximaler Hub des mit dem Vorsteuerventilkörper (74) gekoppelten Kolbens (82) in Richtung des Abhebens kleiner ist als ein maximaler Hub des Vorsteuerventilkörpers (74) zwischen dem Vorsteuerventilsitz (18) und dem zusätzlichen Ventilsitz (20).
Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Sperrventilkörper (62) entlang seiner Mittelachse (78) mit zwei radial erweiterten Endabschnitten und zwischen diesen mit einem radial verjüngten Mittelabschnitt ausgebildet ist, der mit einem am ersten Arbeitsanschluss (12) anstehenden Lastdruck beaufschlagbar ist, und wobei ein hydraulisch wirksamer Querschnitt (68) des Mittelabschnitts in Richtung hin zum Sperrventilsitz (16) kleiner ist als ein hydraulisch wirksamer Querschnitt (66) des Mittelabschnitts in Richtung weg vom Sperrventilsitz (16).
Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder einem darauf rückbezogenen Ansprüche mit einem stetig verstellbaren Wegeventil (22) zur Steuerung der Druckmittelversorgung, das mit dem ersten Druckraum (17) und dem ersten Zylinderraum (84) in Druckmittelverbindung ist, und das einen Druckanschluss (P) hat, der mit der Druckmittelquelle (2) verbindbar ist, und das einen Tankanschluss (T) hat, der mit der Druckmittelsenke (4) verbindbar ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 13 mit einem zweiten Arbeitsanschluss (14), der zur Druckmittelversorgung des hydraulischen Verbrauchers (6) vorgesehen ist, wobei der erste Arbeitsanschluss (12) mit einem Vorlauf des hydraulischen Verbrauchers und der zweite Arbeitsanschluss (14) mit einem Rücklauf des hydraulischen Verbrauchers (6) verbindbar ist, wobei das Wegeventil (22) eine Freigangstellung (54) hat, über die der erste Druckraum (17) und der zweite Arbeitsanschluss (14) mit der Druckmittelsenke (4) verbindbar sind.
Steuervorrichtung nach 14, wobei in der Freigangstellung (54) der Druckanschluss (P) mit dem ersten Zylinderraum (84) verbunden ist.