DE2531974A1 - Druckmittelsteuerkreis - Google Patents
DruckmittelsteuerkreisInfo
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Description
Hamburg, den 12. Juli 1975 175775 .1417 JAB Priorität:15α Juli 1974-, U.S.A.
Pat.Anm.Nr. 488 748
Anmelder:
Caterpillar Tractor Co«
Peoria, Hl0, U.S.A.
Druckmittelsteuerkreis
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckmittelsteuerkreis zur Regulierung einer Verbindung zwischen einer Druckflüssigkeitsquelle
und einem Hydraulikmotor. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Steuerkreis, der zur Regulierung eines
hohen Flüssigkeitsdruckes vorgesehen ist, wie er gewöhnlich beim Betrieb verschiedener Maschinen, wie z.Be Erdbaumaschinen
erforderlich ist« Die Erfindung bezweckt hauptsächlich
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einen verbesserten Betrieb eines Steuerventils im Druckmittelkreis
und ein verbessertes Ansprechverhalten des Motors auf eine Betätigung des Steuerventils.
In Hydraulikkreisen ist eine Druckmittelquelle mit einem Einlaß eines Steuerventils.verbunden, wobei ein Überströmventil
vorgesehen ist, um für eine belastungsabhängige Betriebsflüssigkeitsströmung und einen belastungsabhängigen
Druck zu sorgen, wenn das Steuerventil so eingestellt ist, daß eine Druckmittelverbindung von seinem Einlaß zum hydraulischen
Motor besteht. Sonst kehrt das von der Quelle in die Einlaßkammer eintretende Druckmittel bei einem nur sehr kleinen,
durch eine Feder in dem Überströmventil erzeugten Widerstand zu einem Ablauf zurück. Ein derartiges Einlaß-Überströmventil
ist so eingestellt, daß es mit Flüssigkeitssignalen, welche vom Steuerventil an das Federkammer-Ende des Überströmventils
gelegt sind, eine Druckmodulation einleitet.
Belastungskompensierende Strömungs-Steuerventile dieser Art werden verwendet, weil dann die Quelle oder Pumpe nicht
gegen einen wesentlichen Widerstand arbeiten muß, wenn kein Flüssigkeitsdruck auf den Motor gegeben wird. Da außerdem
der durch das Einlaß-Überströmventil aufgebaute modulierte Druck eher eine Funktion des Arbeitsdruckes und des Druckwertes
der Ventil-Vorspannfeder als ein willkürlich festgelegter Druck ist, wirken verringerte Strömungskräfte'auf
den Steuerventilschieber, durch welche dessen Betätigung erleichtert wird. Bekannte, lastkompensierende Strömungssteuer-
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kreise sind beispielsweise in den US PS 5260 325, 3 566 74-9
und 3 693 506 beschrieben. Zum Stand der Technik gehören auch
die US PS 2 941 547 und 3 718 159.
Bei den bekannten Steuerkreisen muß das Hauptsteuerventil gewöhnlich unter Einhaltung enger Herstellungstoleranzen
aufgebaut sein, so daß verschiedene Strömungsdurchgänge im Steuerkreis wie erwünscht gleichzeitig öffnen und schüren.
Außerdem spricht das Einlaß-Überströmventil gewöhnlich auf ein oder mehrere Strömungssignale an, die ebenfalls gleichzeitig
vom Steuerventil durchgeschaltet werden. Diese Kriterien hinsichtlich des Aufbaus, die in Beziehung zur zeitlich
abgestimmten Einstellung der Ventilkomponenten im Steuerkreis stehen, können wiederum zu Problemen führen,
wo verschiedene Durchgänge des Steuerkreises in unerwünschter Weise blokiert sind, oder andererseits wo die Durchgänge einer
unerwünschten Gegen-oder Querströmung oder Leckverlusten ausgesetzt sind, wodurch sich ein Belastungsabfall ergibt.
Unerwünschte Rück- oder Querströmungen scheinen allgemein als größeres Problem in derartigen Steuerkreisen anzusehen
zu sein. Die Steuerventile wurden daher gewöhnlich mit einem "toten" oder unempfindlichen Bereich aufgebaut, in welchem die
zum Einlaß-Überströmventil führenden Durchgänge beispielsweise weder mit einem Druckdurchlaß noch mit einem Flüssigkeitssäule
lbehält er in Verbindung sind, wenn das Steuerventil aus einer Neutralstellung in eine den Motor antreibende Stellung
bewegt wird. Ein derartiger Zustand führt zu einem Verlust einer genauen Steuerung des Druckes in der Einlaßkammer.
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Der Druck in der Einlaßkammer neigt· ferner dazu, bis zu
einem gewünschten Betriebsdruck moduliert zu werden, der im gleichen Augenblick einsetzt, in dem die Einlaßkammer
in Verbindung mit einer Betriebskammer tritt. Zum Zeitpunkt,
in dem eine der Betriebskammern mit der Einlaßkammer verbunden wird, ist es daher möglich, daß der Flüssigkeitsdruck
in der Einlaßkammer den Druck in der Betriebskammer nicht übersteigen kann, so daß die Druckmittelstörung zur Betriebskammer
von der Einlaßleitung einer zwar geringen aber dennoch verwünschten Verzögerung unterworfen ist.
Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung eines äruckkompensierenden,
hydraulischen Steuerkreises, um die Probleme eier oben beschriebenen Art zu überwinden.
Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung eines druckkompensierenden, flüssigkeitsgesteuerten Hydraulikkreises
mit einem Steuerventil für einen geregelten Betrieb eines Hydraulikmotors und mit einem auf ein vom Steuerventil
kommendes llüssigkeitssignal ansprechenden Einlaß-Überströmventil zur Modulierung des Einlaßdruckes, wenn das
Steuerventil in einen den Hydraulikmotor antreibenden Zustand gebracht ist, wobei das Steuerventil Mittel zur Abgabe
von Signalen an das Einlaß-Überströmventil aufweist, um die Druckmodulation in der Einlaßkammer vor der Verbindung
der Einlaßkammer mit einer Betriebskammer und dem Motor einzuleiten.
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Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines druckkompensierenden,
strömungsgesteuerten Hydraulikkreises der vorstehend beschriebenen Art, wobei der Hydraulikmotor ein
doppelwirkender Motor ist und das Steuerventil zwei Betriebskammern aufweist, welche für eine Verbindung mit verschiedenen
Teilen des Motors sorgen, wobei das Steuerventil so ausgebildet ist, daß die andere Betriebskammer mit einem
Vorratsbehälter im wesentlichen zur gleichen Zeit verbunden wird, zu der dem Einlaß-überströmventil signalisiert wird,
die Modulation des Einlaßdruckes einzuleiten. Ein weiterer besonderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
eines druckkompensierenden, strömungsgesteuerten Hydraulikkreises mit einem Steuerventil für einen geregelten Betrieb
eines Hydraulikmotors und mit einem auf die Betätigung des Steuerventils ansprechenden Einlaß-überströmventil, wobei
das Steuerventil Mittel aufweist, durch die eine sichere Verbindung des Einlaß-Überströmventils entweder mit einem Ablauf
oder mit einer Betriebskammer in jedem Zeitpunkt gewährleistet ist.
Ferner bezweckt die vorliegende Erfindimg die Schaffung eines
Steuerventils zur Verwendung in einem druckkompiensierenden,
strömungsgesteuerten Hydraulikkreis, der wiederum ein Einlaß-Überströmventil aufweist, wobei das Steuerventil einen
verschiebbar in einer Bohrung angeordneten Schieber aufweist, um über diesen eine Flüssigkeitsverbindung zu regulieren
und wobei der Schieber und/oder die Bohrung die vorteilhafte
neue Ausgestaltung aufweisen, um einen oder mehrere der oben
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erwähnten■Zwecke zu erfüllen.
Ein erfindungsgemäßer Druckmittelsteuerkreis zurRegulierung
einer Druckmitteletromung von einer Quelle zu einem Hydraulikmotor
weist ein Steuerventil mit einem bewegbaren Schieber zur Herstellung einer Verbindung der von der Quelle in
eine Einlaßkammer eintretenden Flüssigkeit mit an den Motor angeschlossenen Betriebskammern auf und besitzt ein Einlaß-Überströmventil,
durch welches die Einlaßkammer in Abhängigkeit von Federmitteln und einem von den Betriebskammern über
Signaldurchlässe empfangenen Strömungssignal wahlweise mit Druck beaufschlagt wird. Das Steuerventil und dessen Schieber
sind erfindungsgemäß vorzugsweise derart ausgestaltet
und angeordnet, daß gewährleistet ist, daß die Signaldurchlässe immer entweder mit einer der Betriebskammern oder
einem Ablauf 'in Verbindung stehen, um die Betätigung des Schiebers zu erleichtern. Ferner ist das erfindungsgemäße
Steuerventil vorzugsweise so ausgestaltet, daß eine Strömungssignalverbindung
zum Überströmventil vor einer Verbindung einer Betriebskammer mit der Einlaßkammer aufgebaut
wird, um zu gewährleisten, daß das Überströmventil vorher in den gewünschten Zustand gebracht wird, und um das Ansprechvermögjen
des Motors auf die Betätigung des Steuerventiles zu verbessern.
Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung una
der Zeichnung, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform
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der Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist.
Es zeigen:
Fig. 1 eine im wesentlichen schematische, teilweise geschnittene
Darstellung eines erfindungsgemäßen druckkompensierenden, s.trömungsgesteuerten Hydraulikkreises
zur Regelung der Druckmittelverbindung zu einem Hydraulikmotor, der vorzugsweise Teil einer
Erdbaumaschine ist.
Fig. 2 eine vergrößerte, isometrische Darstellung eines in einer Bohrung eines Steuerventils gemäß Fig. 1 verschiebbar
angeordneten Schiebers und
Fig. 3 herausgebrochene Teildarstellungen zur Veranschau-
lichung verschiedener Betriebsstellungen des Steuerventilschiebers
in seiner Bohrung.
Fig. 1 zeigt einen allgemein mit 11 bezeichneten erfindungsgemäßen
Steuerkreis zur Regulierung einer Flüssigkeitsströmung von einer Pumpe oder Druckflüssigkeitsquelle 12 zu
einem Hydraulikmotor 13. Der Hydraulikmotor 13 ist vorzugsweise als doppelwirkender Hydraulikzylinder zur Betätigung
eines Werkzeuges oder eines anderen Teiles einer Erdbaumaschine 14 ausgebildet.
Die Erdbewegungsmaschine 14 ist vorzugsweise ein Traktor mit
einem Planierschieber bzw. einer Planierschaufel 16, die mit
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Hilfe von . Sc h u "barmen 17 schwenkfähig an einem Ende der
Maschine angebracht ist. Die Kolbenzylindereinheit 13 weist einen Zylinder 18 mit einer ausfahrbaren Stange 19 auf.
Der Zylinder 18 und die Stange 19 sind schwenkfähig am Traktor 14 und an der Schaufel 16 angelenkt, so daß durch
Betätigung des Arbeitszylinders 13 die Schaufel 16 angehoben
und abgesenkt werden kann. Zusätzliche Motoren oder Arbeitszylinder können, wie z.B. der Arbeitszylinder 21,
schwenkfähig zwischen der Schaufel und den Schubarmen 17 angeordnet sein, um beispielsweise die Neigung und/oder
Kippung der Schaufel 16 relativ zum Traktor 14 in herkömmlicher
Weise einzustellen.
Obgleich die in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung für den Betrieb eines doppelwirkenden Zylinders beschrieben ist, der zur Einstellung eines Werkzeuges
oder eines anderen Teiles des Fahrzeuges 14 vorgesehen ist, kann der erfindungsgemäße Steuerkreis auch zur Regulierung
anderer Hydraulikmotoren, wie z.B. bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen verwendeten einfach wirkenden Arbeitszylindern
eingesetzt werden.
Der Steuerkreis 11 weist ein Steuerventil 22 mit einem Ventilkörper 24 auf, in welchem eine Einlasskammer 23 ausgebildet
ist, die über eine Leitung 26 und einen Durchgang 27 im Ventilkörper mit der Pumpe 12 in Verbindung steht.
Ein Schieber 28 ist verschiebbar in dem Ventil 22 angeordnet und kann durch nicht dargestellte herkömmliche Mittel
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betätigt werden, um wahlweise von der Pumpe 12 in die Einlaßkammer 23 eintretende Flüssigkeit mit entgegengesetzten
Enden des Arbeitszylinders 13 zu verbinden, wie
unten noch näher erläutert wird.
Ein hydraulisches Überstrom- oder Entlüftungsventil/spricht,
wie unten noch erläutert wird, auf Federmittel 32 und außerdem
auf ein Flüssigkeitssignal an, um den Flüssigkeitsdruck in der Einlaßkammer 23 zu modulieren, wenn der Schieber 28
aus seiner in Fig. 1 dargestellten Neutralsteilung bewegt
wird, um den Arbeitszylinder 13 zu betätigen. Wenn sich der Schieber 28 in seiner Neutralstellung befindet, wird Flüssigkeitsdruck,
auf welchen das Überströmventil 31 anspricht, zu einem Ablauf durchgeschaltet, so daß der Flüssigkeitsdruck
in der Einlaßkammer 23 dann durch das Überströmventil 31 in Abhängigkeit von der im wesentlichen allein arbeitenden
Feder 32 moduliert wird.
Wie oben bereits erwähnt wurde, ist der Steuerkreis 11 vorzugsweise für einen Einsatz bei Anwendungsfällen vorgesehen,
welche verhältnismäßig hohe Flüssigkeits-Betriebsdrücke erfordern, die beispielsweise in einer Größenordnung
von 2.500 psi (etwa 176 kg/cm ) liegen, um einen Motor, wie z.B. den Arbeitszylinder 13 zu betätigen. Aufgrund der
vorliegenden Kombination des Steuerventiles 22 und des Überströmventile
s 31» kann Flüssigkeitsdruck in der Einlaßkammer 23 an einen relativen Minimaldruck von beispielsweise 80 psi
(etwa 5»6 kg/cm ) angepaßt bzw. moduliert werden, wenn der
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- ίο -
Schj&er 28 in seiner Neutral- oder Halt-Stellung ist. Die
Pumpe 12, die gegen diesen Mindestdruck arbeitet, nimmt daher nur eine minimale Leistung auf, und es tritt dabei
eine verhältnismäßig geringe Erwärmung in dem Steuerkreis 11 auf, während Flüssigkeit aus der Einlaßkammer 2$ abzieht.
Der Steuerkreis 11 ist außerdem mit Hilfe eines zweiten Steuerventiles 34 für den Betrieb eines zusätzlichen, nicht
dargestellten Motors, beispielsweise eines Arbeitszylinders zur Steuerung eines Werkzeuges, beispielsweise eines Aufreißers
ausgebildet. Ein Bypass- oder Entlastungsventil 36 spricht auf ein damit verbundenes Pilotsteuerventil 4-0 an
und steht auch mit dem Überströmventil 31 in Verbindung. Betriebsflüssigkeitsdruck wird durch das zweite Steuerventil
34- über eine mit der Einlaßkammer 23 verbundene Leitung
37 aufgenommen.
Das Überströmventil 31 kann daher durch das Entlastungsventil 36 in Abhängigkeit von einer Betätigung des Pilotsteuerventile
s 40 so eingestellt werden, daß der Flüssigkeitsdruck
in der Einlaßkammer 23 und dem über die ■»Leitung
37 mit dem zweiten Steuerventil 34 verbundenen Durchgang
moduliert wird. Das zweite Steuerventil 34 wird vorzugsweise
durch eine der Leitungen 38 bzw. 39 von dem handbetätigten
Pilotsteuerventil 40 gesteuert, um wahlweise Flüssigkeitsdruck durch Betriebsleitungen 41 oder 42 auf
einen dadurch betätigten Motor oder Arbeitszylinder zu
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geben. Druckflüssigkeit wird dem Pilotsteuerventil 40 von einer Pumpe 43 zugeführtβ Das Pilotsteuerventil 40 ist
über eine Leitung 44 mit dem Entlastungsventil 36 verbunden, um eine unten noch erläuterte Reaktion des Entlastungsventils zu bewirken.
Das Einlaß-Überströmventil 31 ist mit der Einlaßkammer 23
über den verzweigten Innendurchlaß 27 in Verbindung, um eine Strömungsverbindung von der Einlaßkammer 23 und dem
Durchgang 27 zu einem gemeinsamen, mit 46 bezeichneten Ablauf- oder Abflußbehälter herzustellen. Das Überströmventil
31 weist einen Schieber oder Kolben 47 auf, der verschiebbar in einer Bohrung 48 angeordnet und durch die
Feder 32 nach unten in eine geschlossene Stellung gedrückt
wird, siehe Fig. 1. Der Überströmventilschieber 47 unterteilt die Bohrung 48.in eine erste, mit der verzweigten
Leitung 27 in Verbindung stehende Kammer 49 am unteren Ende der Bohrung. Eine zweite Kammer 51 ist im oberen Ende
der Bohrung 48 ausgebildet. Eine ringförmige Ausnehmung 52 umfaßt die Bohrung 48 und ist mit dem Abfluß 46 über einen
Durchlaßkanal 53 verbunden. Ein unterer Abschnitt des Überströmventilschiebers 47 im Bereich der Kammer 49 isN; mit
mehreren axial versetzten öffnungen 54 ausgebildet, um die
Flüssigkeitsströmung von der Kammer 49 zur Abfluß-Ausnehmung 52 zu modulieren, sobald der Schieber 47 gegen die Feder
nach oben gedrückt wird.
Ein Flüssigkeitssignal gelangt über das Entlastungsventil
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durch einen Durchgang 56 in die obere Kammer 51, wie unten
noch näher erläutert wird. Weil der Flüssigkeitsdruck in der oberen Kammer 51 cLen Druck in der Einlaßkammer 23 und
in der unteren Ventilkammer 49 proportional ist, sorgt ein Überström-Kegelventil 57 nach Bedarf für eine Verbindung
der oberen Kammer 51 mit der Abflußausnehmung 52 über einen
Durchgang 58, um einen übermäßigen Druck, z.B. über 2.500 psi
(etwa 176 kg/cm ) aus der Kammer 51 abziehen zu lassen.
Der Schieber 28 des im folgenden näher erläuterten Steuerventiles
22 ist verschiebbar in einer im Ventilkörper 24 ausgebildeten Bohrung 61 angeordnet. Betriebskammern 62
und 63 sind mit Abstand von der Einlaßkammer 23 auf der
Länge der Bohrung 61 ausgebildet. Die Betriebskammer 62 ist über einen im Ventilkörper 24 ausgebildeten Durchlaß
und eine Leitung 66 mit dem Kopfende des Zylinders 18 verbunden. Die andere Betriebskammer 63 ist entsprechend über
einen weiteren Durchlaß 67 und eine Leitung 68 mit dem Stangenende des Zylinders 18 verbunden.
Abflußkammern 71 und 72 sind jeweils mit Abstand von den Betriebskammern 62 und 63 in der Bohrung 61 ausgebildet.
Der Schieber 28, der, wie unten noch näher erläutert wird, mit einer Reihe von Ringvorsprüngen und Verbindungsnuten
oder Durchlässen ausgebildet ist, ist in Fig. 1 in einer mit N bezeichneten Neutralstellung gezeigt. Der Schieber 28 ist
nach links in eine mit R bezeichnete Stellung bewegbar, um
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Druckflüssigkeit von der Einlaßkammer 23 über die Betriebskammer 63» den Durchlaß 67 und die Leitung 68 zum Stangenende
des Zylinders 18 zu leiten, um die Planierschaufel anzuheben. Der Schieber kann auch nach rechts in eine mit
L bezeichnete Stellung bewegt werden, um Druckflüssigkeit
von der Einlaßkammer 23 durch die Betriebskammer 62, den
Durchlaß 64, und die Leitung 66 in das Kopfende des Zylinders 18 zu leiten, um die Planierschaufel 16 abzusenken.
Der Schieber 28 weist außerdem eine mit F bezeichnete Freilauf stellung auf, in welcher beide Enden des Zylinders 18
und die Einlaßkammer 23 mit einer der Abflußkammern 71»
in Verbindung stehen, so daß die Planierschaufel 16 der
Bodengestalt folgend frei am Boden entlang bewegt werden kann.
Aufgrund der unten noch näher erläuterten erfindungsgemäßen Merkmale des Steuerkreises-11 kann der Schieber 22 durch
eine Zentrierfederanordhung 73, welche dem Fahrer die Steuerung über das Ventil 22 erleichtert, mit einer verhältnismäßig geringen
Kraft in seine Neutralstellung N gedrückt werden. Ein Rastmechanismus 74 arbeitet mit einer zylindrischen Verlängerung
76 des Schiebers 28 und einem an der Ve rlängerungsstange
76 sitzenden Ringvorsprung 77 mit keilförmigem Querschnittprofil zusammen, um den Schieber 28 in seiner Freilaufstellung
zu halten, wenn er aus seiner gezeigten Stellung ausreichend weit nach rechts verschoben wird, um einen
Eingriff des RingvorSprunges 77 mit dem Rastmechanismus
zu ermöglichen.
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Pig. 2 zeigt, daß der Schieber 28 mit zwei in einem Abstand angeordneten RingvorSprüngeη 81 und 82 ausgebildet ist, die
in der Neutralstellung des Schiebers so mit der Bohrung 61 zusammenwirken, daß die Einlaßkammer 23 abgesperrt ist.
Zwei gewölbte Dosierungsschlitze 83 grenzen jeweils an die RingvorSprünge 81 und 82 an, um die Einlaßkammer jeweils
mit einer der Betriebskammern 62 oder 63 zu verbinden, wenn der Schieber 28 aus seiner Neutralstellung bewegt wird.
Zwei diametral gegenüberliegende Anflächungen bzw. in
Richtung der Längsachse verlaufende Ausnehmungen sind an die Dosierungsschlitze 83, 84 angrenzend ausgebildet, um
eine Verbindung der Betriebskammern 62 und 63 mit den jeweils zugeordneten Abflußkammern 71 bzw. 72 zu- ermöglichen«
Die jeweils paarweise angeordneten Anflächungen sind mit 86 bzw. 87 bezeichnet. An die Anflächungen 86 und 87 angrenzende
gewölbte Dosierungsschlitze 88 und 89 sind vorgesehen, um am Anfang eine dosierte Verbindung mit den Abflußkammern
71 und 72 herzustellen.
Der Schieber 28 weist noch ein weiteres Paar am linken Schieberende ausgebildete Anflächungen 91 auf, um die Betriebskammer
62 mit der Abflußkammer 71 zu verbinden, wenn der Schieber in seine Freilaufstellung bewegt wird.
Der Schieber 28 ist schließlich mit einem Paar länglichen, axial angeordneten S.ignalübertragungsschlitzen 92 und 93
ausgebildet, deren Größe und relative Zuordnung auf dem
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Schieber für die vorliegende Erfindung außerordentlich.
wichtig ist, wie weiter unten noch verdeutlicht wird.
Die Signalübertragungsschlitze 92 und 93 arbeiten mit
inneren Durchlässen im Ventilkörper 24 und dem Entlastungsventil 36 zusammen, um wahlweise die obere Kammer 51 d.es
Überströmventils 31 in,der Neutralstellung des Schiebers 28
mit einer der Abflußkammern 71 und 72 zu verbinden. Ein
erster Durchlaß 94· ist mit der Bohrung 61 über eine zwischen
der Betriebskammer 62 und der benachbarten Abflußkammer 71 angeordnete Drosselöffnung 96 verbunden. Ein weiterer Durchlaß
97 ist in gleicher Weise mit der Bohrung 61 über eine zwischen der anderen Betriebskammer 63 und der dieser benachbarten
Abflußkammer 72 angeordnete Drosselöffnung 98 verbunden· Die Durchlässe 94· und 97 sind über ein Kugel-Wechselventil
101 mit einem weiteren Durchlaß 99 verbunden.
Das Entlastungsventil 36 weist einen Schieber 102 auf, der
in einer Bohrung 103 angeordnet und durch eine Feder 104
in seine dargestellte Stellung nach unten gedruckt ist. Die
inneren Durchlässe 99 und 56 münden in die Bohrung 103. Außer·
dem steht ein unterer Abschnitt der Überströmventilbohrung 48 über eine Drosselöffnung 106 und einen weiteren Durchlaß
107 mit der Bohrung 103 in Verbindung., Schließlich ist auch
die Leitung 44 vom Pilotsteuerventil 40 über einen inneren Durchlaß 108 mit dem unteren Ende der Sntlastungsventilbohrung
103 verbunden.
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Wenn der Schieber 102 des Entlastungsventiles 36 durch
dessen- Feder 104 in seine Normalstellung gebracht ist, sind die Durchlässe 56 und 99 miteinander verbunden,'während der
Durchlaß 107 gesperrt ist. Wenn jedoch das handbetätigte Pilotsteuerventil 40 verstellt wird, um eine Bewegung des
Ventils 34 einzuleiten, wird Flüssigkeitsdruck durch die Leitung 44 und den Durchlaß 108 gegeben, um den Schieber
102 gegen seine Feder 104 nach oben zu dürcken, so daß der Durchlaß 56 mit dem Durchlaß 107 in Verbindung gebracht
wird. Wenn das Entlastungsventil 36 in diesem Zustand gehalten
wird, wird die obere Kammer 51 des Überströmventiles
31 im wesentlichen mit dem gleichen Druck beaufschlagt wie die untere Kammer 49, und das Einlaß-Überströmventil 31 kann
somit während der Betätigung des zweiten Steuerventiles 34
als pilofrbetätigtes Überströmventil wirken. Sobald das handbetätigte
Bilotsteuerventil 40 zurückgestellt wird, um die Arbeit des zweiten Steuerventiles 34 zu beenden, wird das
Flüssigkeitssignal in der Leitung 44 aufgehoben und das Entlastungsventil 36 wird zurückgestellt, um wieder die
normale Verbindung zwischen den inneren Durchlässen 56 und
59 vorzusehen.
Hinsichtlich des Steuerventiles 22 ist nochmals zu betonen, daß die Größe und die relative Anordnung der Signalübertragungsschlitze
92 und 93 auf dem Schieber 28 für die Erfindung
eine erhebliche Bedeutung haben. Aus Fig. 1 und 3.ist zunächst zu sehen, daß die Schlitze 92 und 93 die Durchlässe
94 und 97 d©weils mit d©n Abflußkammern 71 bzw. 72 verbinden,
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wenn der Schieber in seiner neutralen Stellung ist. Die erfindungsgemäß bemessene Länge der Schlitze 92 und 93
gewährleistet, daß einer der Durchlässe 94· und 97 entweder
mit einer der Betriebskammern 62, 63 oder mit einer der Betriebskammern .71, 72 in Verbindung ist. Wenn der Schieber
aus seiner Neutralstellung beispielsweise nach rechts in eine in Fig. 4 dargestellte Ausgangsstellung bewegt wird,
tritt der Signalübertragungsschlitz 92 in Verbindung mit der Betriebskammer 62 bevor der andere Signalübertragungsschlitz
aus der Verbindung bzw. Überdeckung mit der Drosselöffnung 98 herausbewegt ist. TVenn der Schieber aus seiner
Neutralstellung nach links bewegt wird, tritt entsprechend der Signalübertragungsschlitz 93 in Verbindung mit der Betriebskammer
63, bevor der andere Signalübertragungsschlitz 92 aus der Verbindung mit der Drosselöffnung 96 herausgetreten
ist. Dieses Merkmal der erfindungsgemäßen Steuerventils 22 gewährleistet, daß die obere Kammer 51 des Überströmventils
31 ständig mit einer der Betriebskammern oder einem Abfluß in Verbindung ist. Die Möglichkeit einer hydraulischen
Stauung oder Stockung hinter dem Überströmschieber wird daher sicher vermieden, wodurch eine zuverlässige
Steuerung dea Einlaßdruckes aufrecht erhalten wird.*.
Ein zweites wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in der durch den Schieber erreichten zeitlichabgestimmten
Einstellung zu sehen, welche abhängig von einer Verbindung der Einlaßkammer 23 mit einer der Betriebskammern 62 oder
durch den Schieber zur Durchschaltung eines Flüssigkeitssig-
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nales zur oberen Kammer 51 ausgeführt wird. In Verbindung
mit Fig. 3 und 4 läßt sich also feststellen, daß bei einer Bewegung des Schiebers nach rechts in die in Pig. 4 gezeigte
Stellung der Signalübertragungsschlitz 92 die Betriebskammer
62 mit der Drosselöffnung 96 und dem inneren Durchlaß 94- verbindet.
Es ist Jedoch gleichermaßen wichtig, hervorzuheben, daß die
Einlaßkammer 23 noch nicht über die Dosierungsschlitze 83
mit der Betriebskammer 62 in Verbindung steht. Sobald Flüssigkeitsdruck von der Betriebskammer 62 in den Durchlaß
9^ gelangt, wird die Kugel 101 nach rechts bewegt und
eine Flüssigkeitsverbindung vom Durchlaß 94 über den Durchlaß
99, das Entlastungsventil 36 und den Durchlaß 56 zur
oberen Kammer 51 des Überströmventiles 31 hergestellt. Das
Überströmventil 31 beginnt daher den Flüssigkeitsdruck in
der Einlaßkammer 23 zu modulieren, bevor die Einlaßkammer mit der Betriebskammer 62 in Verbindung gebracht wird.
Diese Vorbereitung des Einlaßdruckes trägt dazu bei, daß irgendeine Verzögerung im Betrieb des hydraulischen Arbeitszylinders 13 verhindert wird, wenn die Einlaßkammer 23 mit
einer der beiden Betriebskammern 62 oder 63 verbunden wird.
Wenn der Schieber 28 nach links verschoben wird, verbindet entsprechend der Signalübertragungsechlitz 93 die andere
Betriebskammer 63 mit der oberen Kammer des Überströmventiles 31, bevor die Einlaßkammer 23 über den Dosierungsschlitz 84 mit der Betriebskammer 63 in Verbindung tritt.
- 19 509886/0426
Die besondere Ausgestaltung und Anordnung der Signalübertragungsschlitze
92 und 93 dient also erfindungsgemäß dazu, die Einlaßkammer 23 so vorzubereiten, daß ihr Druck auf
einen vorgewählten Wert moduliert wird, bevor sie mit einer der Betriebskammern verbunden v/ird.
Der Steuerschieber 28 kann also in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, um die Planierschaufei 16 anzuheben
oder abzusenken, während die erfindungsgemäßen Signalübertragungsmerkmale
des Schiebers 28 in Verbindung mit der Ausgestaltung der Bohrung 61 und anderer Komponenten des
Steuerkreises 11 sowohl eine Vorbereitung der Einlaßkammer 23 als auch eine überraschend einfache und somit besonders
vorteilhafte Betätigung des Steuerventilschiebers gewährleisten. Als weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung
kann der obigen Beschreibung auch entnommen werden, daß zwischen den erfindungsgemäß angeordneten und ausgebildeten
Anflächungen 86 und 87 Oberflächenabschnitte 86a bzw. 87a
liegen, welche eine Begrenzung der Wirksamkeit der Signalübertragungschlitze 92 und 93 bzw. eine Betriebsbegrenzung
dieser Signalübertragungsschlitze festlegen. Ohne diese erfindungsgemäße Ausgestaltung würden die Signalübertragungs·
schlitze 92 und 93 ständig mit den zugehörigen Betriebskammern 62 und 63 in Verbindung stehen, weil sie die Anflächungen
86 und 87 zur Flüssigkeitsübertragung überlappen, siehe Fig. 1.
Die Drosselöffnungen 96, 98 und 106 dienen schließlich dazu,
- 20 509886/0426
den Wert bzw. die Größe der Druckmodulation in der Einlaßkammer 23 zu regulieren« Im einzelnen sind die Bemessungen
der öffnungen 110 und 112 so gewählt, daß eine Flüssigkeitsströmung
zur oberen Kammer 51 des überströmventiles 31 vor
allem dann begrenzt wird, wenn der Schieber 28 verhältnismäßig schnell aus seiner Neutralstellung bewegt wird. Als
deutlicher Vorteil ist- zu erkennen, daß eine verzögerte Druckbeaufschlagung der oberen Kammer 51 günstig ist, um
die Größe der Druckmodulation mit der Einlaßkammer 23 zu regulieren oder zu verringern. Entsprechend beschränkt die
öffnung 106 eine Flüssigkeitsströmung von der unteren Übers trömventilkammer 4-9 zur oberen Kammer 51 und wirkt
sich somit während des Betriebes des zweiten Steuerventiles 34· günstig auf die Regulierung oder Verringerung der Größe
der Druckmodulation in der Einlaßleitung 2? aus.
- PATENTANSPRÜCHE -
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Claims (9)
1.] Druckmittelsteuerkreis zur Regulierung einer Druckmittelverbindung
zwischen einer Druckmittelquelle und einem Hydraulikmotor mit einem Steuerventil,
welches eine mit der Quelle verbundene Einlaßkammer und eine mit dem Motor verbundene Betriebs- oder Arbeitskammer
und einen Schieber zur wahlweisen Verbindung dieser Kammern aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Einlaßüberströmventil(31) mit einem in
einer Bohrung (4-8) bewegbaren, die Enden der Bohrung (49,51) voneinander trennenden Schieber (47) vorgesehen
ist, welcher durch Federmittel (32) gegen das eine, mit der Einlaßkammer (23) des Steuerventiles
(22) in Verbindung stehende Ende (49) der Bohrung vorgespannt ist und zur Freigabe einer Verbindung zwischen
diesem Bohrungsende (49) und einem Abfluß (46) zum anderen, mit einem Signaldurchgang (94,97) des Steuerventils
in Verbindung stehenden Bohrungsende (5Ό bewegbar ist.
2, Druckmittelsteuerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf eine Bewegung des Steuerventilschiebers (28) ansprechende und mit dem Signaldurchgang in
Verbindung stehende Signalübertragungsmittel derart vorgesehen sind, daß eine Verbindung zwischen dem einen
Bohrungsende (51) des Einlaßüberströmventils und der
- 22 509886/0426
Arbeitskammer im wesentlichen früher erfolgt als die Verbindung der Einlaßkammer mit der Arbeitskammer, so
daß eine Vorbereitung des Einlaßüberstromventils zur Einleitung einer Modulation des Flüssigkeitsdruckes in
der Einlaßkammer vor der Verbindung der Einlaßkammer mit der Arbeitskammer erfolgt. .
3. Druckmittelsteuerkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Signalübertragungsmittel derart auf die Steuerschieberbewegunfc ansprechen, daß der
Signaldurchgang zu jedem Zeitpunkt entweder mit der Arbeitskammer oder mit einem Flüssigkeitsabfluß in Verbindung
ist.
4· Druckmittelsteuerkreis nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Hydraulikmotor mit einer Einlaßleitung an die' Einlaßkamtner des
Steuerventils (22) angeschlossen ist, daß ein in Abhängigkeit von der Verbindung mit dem zusätzlichen Motor
arbeitendes Entlastungsventil vorgesehen ist, über welches gewöhnlich eine Verbindung des Signaldurchganges
mit dem zweiten Bohrungsende (51) des Einlaßüberstromventils
(31) besteht, und daß über das auf die Betätigung des zusätzlichen Motors ansprechende Entlastungsventil
eine unmittelbare Verbindung der beiden Bohrungsenden (49,51) des Einlaßüberstromventils derart· herstellbar
ist, daß das Einlaßüberströmventil während der Betätigung des zusätzlichen Motors ein pilotbetätigtes
509886/0426 - 23 -
- 23 Überströmventil bildet.
5. Druckmittelsteuerkreis nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche zur Betriebsregulierung eines doppelwirkenden Hydraulikmotors, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bohrung (61) des Steuerventils (22) an gegenüberliegenden Seiten der Einlaßkammer (23) mit
Abstand angeordnete Arbeitskammern (62,63) und den Arbeitskammern benachbarte Abflußkammern (71»72) zugeordnet
sind, daß mit einem Ende (5Ό der Einlaßüberströmventilbohrung
verbundene Signaldurchgänge (94»97) jeweils zwischen einer Arbeitskammer und einer
benachbarten Abflußkammer in die Steuerventilbohrung münden, und daß die Signalübertragungsmittel am Steuerventilschieber
(28) ausgebildete, axial verlaufende Längsschlitze (92,93) sind für eine jeweils wahlweise
erfolgende Verbindung jedes Signaldurchganges mit einer Arbeitskammer und der benachbarten Abflußkammer,
und daß jeder Signalübertragungsschlitz eine derart ausgewählte axiale Länge aufv/eist und derart am Steuerschieber
angeordnet ist, daß der jeweilige Signaldurchgang in der Neutralstellung des Schiebers mit'dem Abfluß
verbunden ist und eine Verbindung eines Signaldurchgangs mit der zugehörigen Arbeitskammer erfolgt,
bevor die Verbindung zwischen dem anderen Signaldurchgang und der zugehörigen Abflußkammer über den anderen
Signalübertragunersschlitz unterbrochen ist«
- 24 509886/0426
6· Druckmittelsteuerkreis nach. Anspruch 5>
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerventilschieber (28) aus seiner Neutralstellung zur Herstellung einer im wesentlichen
freien Verbindung zwischen der Einlaßkammer (23) und einer der Arbeitskammern (62,63) in entgegengesetzte
Richtungen verstellbar ist, und daß mit dem Steuerventilschieber bewegbare Dosierungsmittel (83,84)
derart vorgesehen sind, daß bei einer Bewegung des Steuerschiebers aus seiner Neutralstellung eine variable
öffnung zwischen der Einlaßkammer und der jeweiligen Arbeitskammer vorgesehen ist, und daß die Federmittel
(32) des Einlaßüberströmventils (31) derart bemessen
sind, daß sich ein Differenzdruck zwischen der Einlaßkammer (23) und der jeweils über die Dosierungsmittel
mit dieser verbundenen Arbeitskammer auftritt, wobei in der Neutralstellung des Steuerventilschiebers (28) der
Überströmventilschieber (47) im wesentlichen allein durch die Kraft der Federmittel gegen das eine Ende (49)
der Uberströmventilbohrung (49) vorgespannt ist.
7. Druckmittelsteuerkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,"
daß der Steuerventilschieber (28) mit axialem Abstand angeordnete Ringvorsprünge (81,82) zur
Steuerung der Flüssigkeitsströmung durch die Steuerventilbohrung (61) aufweist, daß die Dosierungsmittel am
Steuerventilschieber ausgebildete, axial verlaufende Schlitze (83,84) sind, daß in den Flüssigkeitsdurchgängen (96,97) von den Arbeitskammern (62,63) zu einem
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Ende (51) der Einlaßüberströmventilbohrung (51)
Drosselstellen (96,98) zur Dämpfung der Geschwindigkeit der in die Bohrung des Einlaßüberströmventils (31)
strömenden Flüssigkeit, und daß ein überdruckventil (57) an diesem Ende (51) der Bohrung (48) des Überströmventils
vorgesehen ist.
8. Druckmittelsteuerkreis nach einem der Ansprüche 5 - 7j
dadurch gekennzeichnet, daß die Signaldurchgänge (94>
97) aus einem verzweigten Durchlaßkanal bestehen.
9. Flüssigkeitssteuerkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein V/echselventil (1o1) an einer Verbindungsstelle der verzweigten Signaldurchgänge (94-,
97) vorgesehen ist.
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Owner name: CATERPILLAR INC., CITY OF WILMINGTON, DEL., US |
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