DE2905332C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches 4/4- bzw. 5/4-Wegeventil mit einem Ventilschieber, mit einem Anschluß für den Druckmittel­ zulauf, einem Anschluß für den Rücklauf zum Vorrats­ behälter, zwei Anschlüssen für die Versorgung eines dop­ peltwirkenden Hydrozylinders sowie beim 5/4-Wegeventil mit einem weiteren Anschluß für die Speisung eines nach­ geschalteten Wegeventils, wobei in einer ersten Schalt­ stellung "Senken" der Druckmittelzulauf mit dem einen Anschluß des Hydrozylinders und dessen anderer Anschluß mit dem Rücklauf verbunden sind, während der Weiterlauf zum weiteren Anschluß abgesperrt ist, in einer zweiten Schaltstellung "Freigang" der Druck­ mittelzulauf mit dem weiteren Anschluß und die beiden Anschlüsse des Hydrozylinders mit dem Rücklauf verbunden sind, in einer dritten Schaltstellung "Neutral" der Druckmittelzulauf mit dem weiteren Anschluß verbunden ist und die restlichen Anschlüsse voneinander getrennt und jeweils einzeln gesperrt sind und in einer vierten Schaltstellung "Heben" der Druckmittel­ zulauf mit einem Anschluß des Hydrozylinders und dessen anderer Anschluß mit dem Rücklauf verbunden sind, während der weitere Anschluß gesperrt ist.

Bei einem beispielsweise bei einem Frontlader in Anwendung kommenden Wegeventil der o. g. Gattung mit der Schaltfolge H = Heben, N = Neutral (gesperrt), S = Senken und F = Freigang ergäben sich bei Planierungs- oder Landarbeiten Schwierigkeiten wie nachfolgend beschrieben. Soll der Frontlader bei der Stellung F des Wegeventils kurzzeitig beispielsweise wegen größerer Bodenunebenheiten, harter Gegenstände, Geröll usw. angehoben werden, muß am Wege­ ventil vor Erreichen der Stellung H sowohl die Stellung S als auch die Stellung N durchfahren werden. Erfolgt dabei die Umschaltung des Wegeventils in der üblichen zügigen Weise, beispielsweise in Richtung "Heben" aus der Stellung F heraus, wird der Frontlader entgegen der geforderten Bewegungsrichtung beim Überfahren der Stellung S noch tiefer gedrückt, was zwar bei schweren Gleisketten­ fahrzeugen hingenommen wird, bei leichten Traktoren je­ doch, insbesondere bei ungeübten Fahrern, funktionsmäßig unzumutbar ist und zu schwerwiegenden Unfällen führen kann. Wird dagegen die Umschaltung in der Reihenfolge F-S-N-H zur Vermeidung der genannten "Fehlfunktion" so schlagartig und abrupt durchgeführt, daß während des Um­ schaltens eine zwangsweise Absenkung des Frontladers nicht stattfindet, erfolgt der einzuleitende Hebevorgang eben­ falls schlagartig und ist nicht mehr in der erforderlichen Weise dosierbar. Darüber hinaus zeigen sich durch den plötzlich erzwungenen dreimaligen Richtungswechsel der entsprechenden Druckmittelströme in der Anlage extrem hohe Druckschläge, die so abrupt sind, daß sie durch übliche Sicherheitseinrichtungen nicht mehr beherrscht werden können.

Bei einem anderen Wegeventil der genannten Art mit der Schaltfolge H = Heben, N = Neutral (gesperrt), F = Frei­ gang und S = Senken ergibt sich das Problem, daß beim Absenken belasteter Frontlader o. dgl. der Senkenvorgang nicht erst bei der Ventilstellung S sondern schon bei der Ventilstellung F beginnt. Damit muß also auch das Ab­ bremsen des Frontladers mittels Drosselung über die last­ druckseitige F-Steuerkante erfolgen, wodurch wegen des geringen Druckgefäßes der saugseitigen F-Steuerkante ein Hohlsog in der entsprechenden Zylinderleitung und der zugehörigen Verbraucherseite entsteht. Nach Beendigung des Senkenvorganges führt dieser Hohlsog zu den bekannten Funktionsstörungen, wie Auslösung von Luft aus dem Druck­ medium, Eindringen von Fremdluft in das Hydrauliksystem, Fahrbetrieb mit nicht gefesseltem Frontlader, krasse Druckanschläge wegen des Zusammenbruches des Hohlsoges beim nachfolgenden Zuschalten des Ölstromes usw. Der zur Behe­ bung dieser Schwierigkeiten vorgeschlagene Einbau von Drosselrückschlagventilen bzw. Strombegrenzern in die Zylinderleitungen führt nicht zum gewünschten Erfolg, da bei Auslegung dieser Ventile in bezug auf Hohlsogver­ meidung die nötige normale Senkgeschwindigkeit zu stark reduziert werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil der eingangs umrissenen Gattung in der Weise zu verbessern, daß aus der Freigangstellung heraus feinfühlig steuerbar sowohl gedrückt als auch gehoben werden kann, ohne hierzu der gewünschten Funktion widersprechende Schaltstellungen durchfahren zu müssen. Außerdem sollen jegliche Hohlsog­ erscheinungen und auch Druckschläge sicher vermieden werden. Ferner soll bei vorhandener aktiver Last das Ab­ senken derselben sofort aus der Neutral-Stellung heraus fein dosierbar bis zur Höchstgeschwindigkeit steuerbar sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltstellung "Freigang" in der Betätigungsreihenfolge zwischen der Schaltstellung "Neutral" und der Schalt­ stellung "Senken" angeordnet ist, daß zwischen den Schalt­ stellungen "Neutral" und "Freigang" eine fein dosierbare Steuerung des Druckmittels in einer zusätzlichen Schalt­ stellung vorgesehen ist, und daß mindestens in dieser Schaltstellung wenigstens einer der Anschlüsse des Hydrozylin­ ders über ein entgegen der Wirkrichtung des Arbeitsdruckes öffnendes Rückschlagventil direkt mit dem Rücklauf bzw. dem Vorratsbehälter verbunden ist.

Durch diese Maßnahmen ist eine nach der Aufgabenstellung sinngemäße Betätigung des Wegeventils gegeben, wobei die feine Dosierbarkeit durch eine oder mehrere den Druck­ mittelstrom drosselnde Steuerschaltungen ermöglicht wird. Dabei wird trotz der Drosselung in der Steuerstellung ein Hohlsog in der Verbraucherleitung durch die Anordnung des Rückschlagventils mit Sicherheit vermieden.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Rückschlagventil im Ventilschieber des Wegeventils angeordnet.

Die Erfindung kann aber auch vorteilhaft so ausgeführt sein, daß das Rückschlagventil an die beim Absenken der Nutzlast mit Druckmittel beaufschlagte Druckmittelleitung angeschlossen ist. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn das Rückschlagventil im Gehäuse des Wegeventils angeordnet ist.

In den Zeichnungen sind drei in der nachfolgenden Beschreibung erläuterte Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht darge­ stellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Wegeventil gemäß der Erfindung mit einem im Ventilschie­ ber angeordneten Rückschlagventil,

Fig. 2 und 3 zwei weitere Ausführungsbeispiele.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte 5/4-Wegeventil hat die Schalt­ stellungen H = Heben, N = Neutral, F = Freigang und S = Senken. Zwischen den genannten Schaltstellungen sind weitere Schaltstellungen N/H, F/N und S/F eingefügt, welche an diesen Stellen die üblicher­ weise am Ventilschieber angebrachten Feinsteuernuten oder -fasen bzw. Steuerkanten zur dosierbaren Steuerung des Druckmittels beim Schalten von einer der eingangs genannten Schaltstellungen zur anderen darstellen sollen. Dabei ist die feine Dosierbarkeit in den Zwischenstellungen N/H, F/N und S/F durch die in diesen Bereichen eingezeichneten einstellbaren Drosseln symbolisiert. Das Wegeventil hat einen Schieber 1, der axial verschiebbar in einem strich-punk­ tiert angedeuteten Gehäuse 2 geführt ist. Das Wegeventil hat an einer Seite zwei Anschlüsse P und T, von denen der Anschluß P mit einer nicht dargestellten Druckmittelpumpe und der Anschluß T mit einem ebenfalls nicht gezeigten Druckmittelvorratsbehälter in Ver­ bindung steht. Steuerseitig hat das Wegeventil drei Anschlüsse, nämlich A, B und P 1. Das Wegeventil dient zum Steuern des Druckes in einem hydraulischen Zylinder 3, der doppeltwirkend ausgebildet ist und beiderseits eines Kolbens 4 zwei Arbeitsräume 5 und 6 aufweist. Der im hydraulischen Zylinder 3 axial gleitbar geführte Kolben 4 hat eine aus dem Zylinder herausgeführte Kolbenstange 7, an der beispielsweise eine Last 8 in Richtung des Pfeils 9 wirksam ist. Die beiden Arbeitsräume 5 und 6 des hydraulischen Zylinders 3 sind für die Zu- bzw. Rückführung von Druckmittel durch je eine Lei­ tung 10 bzw. 11 mit je einem der Anschlüsse A bzw. B des Wegeventils verbunden. Der Anschluß P 1 steht durch eine Leitung 12 mit einem Wegeventil 14 in Verbindung, mit dessen Hilfe ein nicht dargestell­ ter anderer Verbraucher zu- bzw. abgeschaltet werden kann. Bei der gezeigten mittleren Neutralstellung des Wegeventils 14 ist die Lei­ tung 12 durch eine Leitung 15 mit dem Vorratsbehälter 16 für Druck­ mittel verbunden. Am Wegeventil 14 sind zwei Anschlüsse 18 und 19 zum Anschließen eines anderen hydraulischen Verbrauchers vorgese­ hen. Im Wegeventil 1, 2 ist in der Steuerstellung F/N zwischen der Leitung 10 und der über den Anschluß T zum Vorratsbehälter führenden Leitung ein entgegen der Wirkrichtung des Arbeitsdruckes im Arbeits­ raum 5 öffnendes Rückschlagventil 20 geschaltet.

Bei Neutralstellung des Wegeventils 1, 2 sind die Anschlüsse des hydraulischen Zylinders 3 gegenüber der Druckmittelpumpe und dem Vorratsbehälter gesperrt. Es besteht lediglich eine Verbindung der Pumpe über das Wegeventil 1, 2 und Leitung 12 sowie das Wegeventil 14 und Leitung 15 mit dem Vorratsbehälter 16. Beim Umschalten des Wegeventils 1, 2 aus der gezeigten Neutralstellung in die Schalt­ stellung H wird beim Überfahren der als Schaltstellung gezeichneten Steuerkante N/H ein fein dosierbarer Schaltvorgang bewirkt. In der Schaltstellung H wird durch Verbindung der Leitung 10 mit dem Vor­ ratsbehälter sowie der Leitung 11 mit der Pumpe infolge Zuführung von Druckmittel zum Arbeitsraum 6 die Last 8 angehoben. Gleichzei­ tig wird aus dem Arbeitsraum 5 eine entsprechende Druckmittelmenge über die Leitung 10 zum Vorratsbehälter T hin verdrängt. Das Um­ schalten des Wegeventils aus der Schaltstellung H in die Schalt­ stellung N erfolgt wieder fein dosierbar über die mit N/H bezeich­ nete Steuerkante des Schiebers 1. Auch die mit F = Freigang bezeich­ nete Schaltstellung ist aus der Neutralstellung fein dosierbar über die mit F/N bezeichnete Steuerkante des Schiebers 1 durch dessen axiales Verschieben nach rechts erreichbar. In der Schaltstellung "Freigang" stehen die beiden Arbeitsräume 5 und 6 des hydrauli­ schen Zylinders 3 über die Leitungen 10 und 11 miteinander sowie auch mit dem Vorratsbehälter in Verbindung, so daß der Kolben 4 in beiden Richtungen frei beweglich ist. Aus der Schaltstellung F ist durch weiteres axiales Verschieben des Schiebers 1 nach rechts die Schaltstellung S = Senken ebenfalls fein dosierbar über die mit S/F bezeichnete Steuerkante erreichbar. In dieser Schaltstellung S ist die Pumpe durch die Leitung 10 mit dem Arbeitsraum 5 und der Vorratsbehälter durch die Leitung 11 mit dem Arbeitsraum 6 des Zy­ linders 3 verbunden. Somit wird dem Arbeitsraum 5 des Zylinders 3 Druckmittel zugeführt, während aus dem Arbeitsraum 11 eine entspre­ chende Druckmittelmenge zum Vorratsbehälter hin verdrängt wird. Die Last 8 wird dabei entsprechend abgesenkt bzw. gegen eine Auflage gedrückt.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß beim Absenken der Last 8 der eigent­ liche Senkvorgang nicht erst bei der Schaltstellung S, sondern schon bei der Schaltstellung F beginnt. Damit muß also auch das Abbremsen des Frontladers mittels Drosselung über die lastdruckseitige Steu­ erkante F/N erfolgen, wodurch wegen des geringen Druckgefälles an der entsprechenden saugseitigen Steuerkante F/N ein Hohlsog in der entsprechenden Zylinderleitung 10 und der zugehörigen Verbraucher­ seite entstehen würde. Die Entstehung von Hohlsog wird jedoch durch die Anordnung des Rückschlagventils 20 im Bereich der Steuerkante F/N mit Sicherheit vermieden, da bereits bei Entstehung eines Unter­ druckes in der Leitung 10 bzw. im Arbeitsraum 5 eine entsprechende Druckmittelmenge aus dem Vorratsbehälter durch das Rückschlagventil 20 angesaugt wird.

Das Wegeventil gemäß Fig. 2 entspricht in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise im wesentlichen demjenigen gemäß Fig. 1. Lediglich das Rückschlagventil 20 zur Vermeidung von Hohlsog ist anstatt im Bereich der Steuerkante F/N des Schiebers 1 unmittelbar an die Leitung 10 des hydraulischen Zylinders 3 angeschlossen. In weiterer Abwandlung hierzu ist in Fig. 3 das Rückschlagventil 20 innerhalb des Gehäuses 2 des Wegeventils untergebracht.

Claims (4)

1. Hydraulisches 4/4- bzw. 5/4-Wegeventil mit einem Ventilschieber (1), mit einem Anschluß (P) für den Druck­ mittelzulauf, einem Anschluß (T) für den Rücklauf zum Vor­ ratsbehälter (16), zwei Anschlüssen (A und B) für die Ver­ sorgung eines doppeltwirkenden Hydrozylinders (3, 4) sowie beim 5/4-Wegeventil mit einem weiteren Anschluß (P 1) für die Speisung eines nachgeschalteten Wegeventils (14), wo­ bei in einer ersten Schaltstellung (S) "Senken" der Druck­ mittelzulauf mit dem einen Anschluß (A) des Hydrozylinders (3, 4) und dessen anderer Anschluß (B) mit dem Rücklauf verbunden sind, während der Weiterlauf zum weiteren An­ schluß (P 1) abgesperrt ist, in einer zweiten Schaltstel­ lung (F) "Freigang" der Druckmittelzulauf mit dem weiteren Anschluß (P 1) und die beiden Anschlüsse (A, B) des Hydro­ zylinders (3, 4) mit dem Rücklauf verbunden sind, in einer dritten Schaltstellung (N) "Neutral" der Druckmittelzulauf mit dem zweiten Anschluß (P 1) verbunden ist und die rest­ lichen Anschlüsse voneinander getrennt und jeweils einzeln gesperrt sind und in einer vierten Schaltstellung (H) "He­ ben" der Druckmittelzulauf mit einem Anschluß (B) des Hy­ drozylinders (3, 4) und dessen anderer Anschluß (A) mit dem Rücklauf verbunden sind, während der weitere Anschluß (P 1) gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstellung (F) "Frei­ lauf" in der Betätigungsreihenfolge zwischen der Schalt­ stellung (N) "Neutral" und der Schaltstellung (S) "Senken" angeordnet ist, daß zwischen den Schaltstellungen (N) "Neutral" und (F) "Freigang" eine fein dosierbare Steue­ rung des Druckmittels in einer zusätzlichen Schaltstellung (F/N) vorgesehen ist und daß mindestens in dieser Schalt­ stellung wenigstens einer der Anschlüsse (A oder B) des Hydrozylinders (3, 4) über ein entgegen der Wirkrichtung des Arbeitsdruckes öffnendes Rückschlagventil (20) direkt mit dem Rücklauf bzw. dem Vorratsbehälter (16) verbunden ist.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (20) im Ventilschieber (1) des Wegeventils angeordnet ist.

3. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (20) an die beim Absenken einer Nutzlast (8) mit Druckmittel beaufschlagte Druckmittel­ leitung (10) angeschlossen ist.

4. Wegeventil nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (20) im Gehäuse (2) des Wegeventils angeordnet ist.